JP2003137504A - Fuel reformer and its warming-up method - Google Patents

Fuel reformer and its warming-up method

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JP2003137504A
JP2003137504A JP2001339392A JP2001339392A JP2003137504A JP 2003137504 A JP2003137504 A JP 2003137504A JP 2001339392 A JP2001339392 A JP 2001339392A JP 2001339392 A JP2001339392 A JP 2001339392A JP 2003137504 A JP2003137504 A JP 2003137504A
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JP
Japan
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reaction
gas
temperature
section
fuel
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Application number
JP2001339392A
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Japanese (ja)
Inventor
Norio Yamagishi
典生 山岸
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology to reduce the warming-up time of a fuel cell system. SOLUTION: The reformer 36 is provided with the first reaction part 21 and the second reaction part 22. In steady operation, gas fed to the reformer 36 undergoes reforming reaction by passing through the first reaction part 21 and the second reaction part 22, and then being fed to a shift part 38. When warming-up, the gas passes through the first reaction part 21 and is fed to the shift part 38 through a bypass channel 77 without passing through the second reaction part 22 until the warming-up state of the shift part 38 reaches the predetermined condition. Thereby, high-temperature gas can be fed to the shift part 38 regardless of the warming-up condition of the second reaction part 22 when the temperature of the first reaction part 21 goes up to a certain degree.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、炭化水素系燃料
を改質して水素リッチガスを生成する燃料改質装置およ
びその暖機方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel reformer for reforming a hydrocarbon fuel to produce a hydrogen-rich gas and a method for warming up the fuel reformer.

【0002】[0002]

【従来の技術】燃料電池に燃料ガスを供給する方法とし
て、炭化水素などの原燃料を改質して水素リッチガスを
生成し、この水素リッチガスを燃料ガスとして用いる方
法が知られている。このような場合には、炭化水素系燃
料を改質して水素リッチガスを生成する燃料改質装置に
おいて、改質反応に供する原燃料や水を気化・昇温させ
る蒸発部や、蒸発部から供給された原燃料および水蒸気
を用いて改質反応を進行する改質器や、改質器で生成し
た水素リッチガス中の一酸化炭素濃度を低減する一酸化
炭素低減部等の、複数の反応器を設ける。これらの複数
の反応器で進行する反応は化学反応であり、上記各反応
器は、このような化学反応を促進する触媒を内部に備え
ている。
2. Description of the Related Art As a method of supplying a fuel gas to a fuel cell, there is known a method of reforming a raw fuel such as hydrocarbon to produce a hydrogen rich gas and using the hydrogen rich gas as the fuel gas. In such a case, in a fuel reformer that reforms a hydrocarbon-based fuel to generate a hydrogen-rich gas, the raw fuel or water used for the reforming reaction is vaporized / heated and supplied from the vaporizer. A plurality of reactors, such as a reformer that advances the reforming reaction using the generated raw fuel and steam, and a carbon monoxide reduction unit that reduces the carbon monoxide concentration in the hydrogen-rich gas produced in the reformer Set up. The reaction that proceeds in these plural reactors is a chemical reaction, and each of the above-mentioned reactors is equipped with a catalyst that promotes such a chemical reaction inside.

【0003】このような燃料改質装置の起動時には、各
反応器が備える触媒が充分な活性を示す温度になるまで
各反応器を昇温させる必要がある。燃料改質装置の起動
時に暖機を行なう際には、通常は、上記蒸発部で昇温さ
れた高温のガスを順次下流側の反応器に供給し、この高
温のガスが有する熱によって、上流側に配設された反応
器から順次昇温させる。
At the time of starting such a fuel reformer, it is necessary to raise the temperature of each reactor until the temperature of the catalyst provided in each reactor becomes sufficient. When warming up at the time of starting the fuel reformer, normally, the high-temperature gas heated in the evaporation section is sequentially supplied to the reactor on the downstream side, and the heat of the high-temperature gas causes the upstream temperature to rise. The temperature is sequentially raised from the reactor arranged on the side.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記のように、上流側
から供給される高温ガスによって各反応器を昇温させる
場合には、上流側に配設された反応器が充分に昇温した
後にならないと、その下流側に配設された反応器が充分
に加熱されない。すなわち、上流側の反応器の温度が低
い間は、高温ガスが有する熱は、上流側の反応器を昇温
するために利用されるため、下流側の反応器には降温し
たガスしか供給されない。したがって、燃料改質装置の
起動時には、上記複数の反応器を上流側から順次昇温さ
せて、すべての反応器を充分に昇温させないと、充分に
水素濃度が高く一酸化炭素濃度が低いガスを燃料電池に
供給することができない。
As described above, when the temperature of each reactor is increased by the high temperature gas supplied from the upstream side, after the temperature of the reactor arranged on the upstream side is sufficiently increased. Otherwise, the reactor arranged on the downstream side will not be sufficiently heated. That is, while the temperature of the upstream reactor is low, the heat of the high temperature gas is used to raise the temperature of the upstream reactor, so only the cooled gas is supplied to the downstream reactor. . Therefore, at the time of starting the fuel reformer, the temperature of the plurality of reactors must be sequentially raised from the upstream side to raise the temperature of all the reactors sufficiently, so that the hydrogen concentration is sufficiently high and the carbon monoxide concentration is low. Cannot be supplied to the fuel cell.

【0005】上記燃料改質装置を備える燃料電池システ
ムでは、その起動時に、上記各反応器が充分に昇温して
暖機が終了することによって、定常運転(所望の電力を
得るための発電を行なうこと)が可能となる。そのた
め、燃料電池システムにおいては、燃料改質装置の暖機
時間をより短くすることが望まれていた。
In the fuel cell system equipped with the fuel reformer, the temperature of each of the reactors is sufficiently raised and the warming up is completed at the time of startup, so that steady operation (power generation for obtaining desired power is performed. Can be done). Therefore, in the fuel cell system, it has been desired to shorten the warm-up time of the fuel reformer.

【0006】本発明は、上述した従来の課題を解決する
ためになされたものであり、燃料改質装置における暖機
時間をより短くする技術を提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and an object thereof is to provide a technique for further shortening the warm-up time in the fuel reformer.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
記目的を達成するために、本発明の第1の燃料改質装置
は、炭化水素系燃料を改質して水素リッチガスを生成す
る燃料改質装置であって、前記水素リッチガスの生成に
関わる反応を促進する触媒を備えると共に、第1のガス
流入口と、第1のガス流出口と、前記第1のガス流入口
と第1のガス流出口との間に設けられたバイパスガス流
出口と、を有する第1の反応部と、前記水素リッチガス
の生成に関わる反応を促進する触媒を備えると共に、前
記第1の反応部を経由したガスが供給される第2のガス
流入口と、第2のガス流出口と、を有する第2の反応部
と、前記バイパスガス流出口と、前記第2のガス流入口
とを接続するバイパス流路と、前記第2の反応部におけ
る暖機状態を判断する暖機状態判断部と、前記暖機状態
判断部によって前記暖機状態が所定の状態に達したと判
断されるまでの間、前記第1の反応部に導入されたガス
の少なくとも一部が、前記バイパス流路を介して前記第
2の反応部に供給されるように、ガスの流路を切り替え
る流路切り替え部とを備えることを要旨とする。
In order to achieve the above object, the first fuel reformer of the present invention is a fuel reformer for reforming a hydrocarbon fuel to produce a hydrogen rich gas. And a first gas inflow port, a first gas outflow port, the first gas inflow port and the first gas, and a catalyst for accelerating the reaction related to the production of the hydrogen-rich gas. A gas that has passed through the first reaction part and a first reaction part having a bypass gas outlet provided between the first reaction part and a catalyst for accelerating a reaction relating to the production of the hydrogen-rich gas. A second reaction part having a second gas inflow port to which is supplied and a second gas outflow port, the bypass gas outflow port, and a bypass flow path connecting the second gas inflow port And determine the warm-up state in the second reaction section At least a part of the gas introduced into the first reaction section until the warm-up state determination unit determines that the warm-up state has reached a predetermined state by the warm-up state determination unit. And a flow path switching unit that switches a gas flow path so that the gas is supplied to the second reaction unit via the bypass flow path.

【0008】燃料改質装置の起動時には、第1の反応部
の上流側から次第に触媒が昇温する。このとき第1の反
応部では、第2の反応部の暖機状態が所定の状態に達し
たと判断されるまでの間、第1の反応部に導入されたガ
スの少なくとも一部がバイパスされて、第2の反応部に
供給されるので、第1の反応部に導入されたガスの全量
が第1のガス流出口を介して第2の反応部に供給される
場合に比べて、より温度の高いガスを第2の反応部に供
給することができる。すなわち、第1の反応部の上流部
を通過した高温のガスを、暖機が不十分な第1の反応部
の下流部に通過させることで降温させることなく、第2
の反応部に供給することができる。これによって、第2
の反応部をより早く昇温させることが可能となり、暖機
時間を短縮することができる。
When the fuel reformer is started, the temperature of the catalyst gradually rises from the upstream side of the first reaction section. At this time, in the first reaction section, at least a part of the gas introduced into the first reaction section is bypassed until it is determined that the warm-up state of the second reaction section has reached a predetermined state. Since it is supplied to the second reaction part, compared with the case where the entire amount of the gas introduced into the first reaction part is supplied to the second reaction part via the first gas outlet, A high temperature gas can be supplied to the second reaction section. That is, the high-temperature gas that has passed through the upstream portion of the first reaction portion is passed through to the downstream portion of the first reaction portion where the warm-up is insufficient, so that the temperature is not lowered by the second
Can be supplied to the reaction section of By this, the second
It becomes possible to raise the temperature of the reaction part of the above-mentioned more quickly, and the warm-up time can be shortened.

【0009】本発明の第1の燃料改質装置において、前
記第1の反応部は、改質反応を促進する改質触媒を備え
る改質部であることとしても良い。
In the first fuel reforming apparatus of the present invention, the first reaction section may be a reforming section including a reforming catalyst that promotes a reforming reaction.

【0010】また、本発明の第1の燃料改質装置におい
て、前記第1の反応部は、一酸化炭素と水蒸気とから水
素と二酸化炭素とを生成するシフト反応を促進するシフ
ト触媒を備えるシフト部であることとしても良い。
In the first fuel reformer of the present invention, the first reaction section is provided with a shift catalyst that promotes a shift reaction for producing hydrogen and carbon dioxide from carbon monoxide and water vapor. It may be part.

【0011】本発明の第2の燃料改質装置は、炭化水素
系燃料を改質して水素リッチガスを生成する燃料改質装
置であって、上流側から順次ガスが通過するように直列
に接続される複数の反応部を備え、各々の前記反応部内
に、前記水素リッチガスの生成に関わる反応であって発
熱を伴う反応を促進する触媒を収容する反応器と、前記
反応器に供給されるガスの一部を、前記複数の反応部の
うちの最も上流に配設された反応部を通過させることな
く、該最も上流に配設された反応部以外の下流側の反応
部に導くバイパス流路と、前記下流側の反応部における
暖機状態を判断する暖機状態判断部と、前記暖機状態判
断部によって前記暖機状態が所定の状態に達したと判断
されるまでの間、前記反応器に供給されるガスの一部
が、前記バイパス流路を介して前記下流側の反応部に供
給されるように、ガスの流路を切り替える流路切り替え
部とを備えることを要旨とする。
A second fuel reformer of the present invention is a fuel reformer for reforming a hydrocarbon fuel to produce a hydrogen-rich gas, which is connected in series so that the gas sequentially passes from the upstream side. A plurality of reaction parts, each of which has a reaction chamber for accommodating a catalyst that promotes an exothermic reaction related to the production of the hydrogen-rich gas, and a gas supplied to the reactor. A bypass flow path for guiding a part of the above to a downstream reaction section other than the most upstream reaction section without passing through the most upstream reaction section of the plurality of reaction sections. A warm-up state determination unit that determines a warm-up state in the downstream reaction unit, and the reaction until the warm-up state determination unit determines that the warm-up state has reached a predetermined state. Part of the gas supplied to the vessel is the bypass flow. As it supplied to the reaction portion of the downstream side via, and summarized in that and a passage switching unit for switching the flow path of the gas.

【0012】燃料改質装置の起動時には、上流側の反応
部から次第に昇温して、最も上流に配設された反応部に
おいて、水素リッチガスの生成に関わる反応が開始され
る。このとき、最も上流に配設された反応部以外の下流
側の反応部における暖機状態が所定の状態に達したと判
断されるまでの間、反応器に供給されるガスの一部が、
最も上流に配設された反応部を通過させることなく、下
流側の反応部に導かれるので、最も上流に配設された反
応部の暖機状態に関わらず、下流側の反応部において発
熱反応を開始することができる。これによって、下流側
の反応部をより早く昇温させることが可能となり、暖機
時間を短縮することができる。
When the fuel reformer is started, the temperature gradually rises from the reaction section on the upstream side, and the reaction related to the production of hydrogen-rich gas is started in the reaction section arranged at the most upstream side. At this time, until it is determined that the warm-up state in the reaction section on the downstream side other than the reaction section arranged at the most upstream reaches a predetermined state, a part of the gas supplied to the reactor is
Since it is guided to the downstream reaction section without passing through the most upstream reaction section, an exothermic reaction occurs in the downstream reaction section regardless of the warm-up state of the most upstream reaction section. Can start. As a result, the temperature of the reaction section on the downstream side can be raised more quickly, and the warm-up time can be shortened.

【0013】本発明の第2の燃料改質装置において、前
記反応器は、改質反応を促進する改質触媒を備える改質
部であることとしても良い。
In the second fuel reforming apparatus of the present invention, the reactor may be a reforming section equipped with a reforming catalyst that promotes a reforming reaction.

【0014】また、本発明の第2の燃料改質装置におい
て、前記反応器は、水素リッチガスにおいて、水素に優
先して一酸化炭素を酸化する一酸化炭素選択酸化反応を
促進する触媒を備える一酸化炭素選択酸化部であること
としても良い。
Further, in the second fuel reforming apparatus of the present invention, the reactor is equipped with a catalyst for promoting a carbon monoxide selective oxidation reaction in which hydrogen monoxide preferentially oxidizes carbon monoxide in hydrogen-rich gas. It may be a carbon oxide selective oxidation part.

【0015】なお、本発明は、種々の態様で実現するこ
とが可能であり、例えば、燃料改質装置の暖機方法や、
燃料改質装置を備える燃料電池システム、あるいは燃料
電池システムの暖機方法や、燃料電池システムを搭載す
る移動体等、種々の形態で実現することが可能である。
The present invention can be implemented in various modes, for example, a method for warming up a fuel reformer,
The present invention can be implemented in various forms such as a fuel cell system including a fuel reforming device, a method for warming up the fuel cell system, and a moving body equipped with the fuel cell system.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を実施
例に基づいて以下の順序で説明する。 A.装置の全体構成: B.暖機促進に関わる構成: C.起動時の動作: D.第1実施例の変形例: E.第2実施例: F.第2実施例の変形例: G.その他の変形例:
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Next, embodiments of the present invention will be described in the following order based on examples. A. Overall configuration of device: B. Configuration related to warming up promotion: C. Operation at startup: D. Modification of First Embodiment: E. Second Example: F. Modification of Second Embodiment: G. Other variants:

【0017】A.装置の全体構成:図1は、本発明の第
1実施例としての燃料電池システム10の概略構成を表
わすブロック図である。最初に、燃料電池システム10
の全体構成、および、定常運転時におけるガスの流れに
ついて説明する。燃料電池システム10は、改質燃料を
貯蔵する改質燃料タンク30、水を貯蔵する水タンク3
2、加熱部50を備える蒸発器34、改質反応により水
素リッチガスを生成する改質器36、水素リッチガス中
の一酸化炭素(CO)濃度をシフト反応により低減する
シフト部38、水素リッチガス中の一酸化炭素濃度を酸
化反応により低減するCO選択酸化部39、電気化学反
応により起電力を得る燃料電池40、空気を圧縮して燃
料電池40に供給するブロワ42、コンピュータにより
構成される制御部60を主な構成要素とする。本実施例
では、改質燃料としてガソリンを用いた。
A. Overall Configuration of Device: FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a fuel cell system 10 as a first embodiment of the present invention. First, the fuel cell system 10
The overall configuration of and the gas flow during steady operation will be described. The fuel cell system 10 includes a reformed fuel tank 30 that stores reformed fuel and a water tank 3 that stores water.
2, an evaporator 34 including a heating unit 50, a reformer 36 that generates a hydrogen-rich gas by a reforming reaction, a shift unit 38 that reduces the carbon monoxide (CO) concentration in the hydrogen-rich gas by a shift reaction, and a A CO selective oxidizer 39 for reducing the concentration of carbon monoxide by an oxidation reaction, a fuel cell 40 for obtaining an electromotive force by an electrochemical reaction, a blower 42 for compressing air to supply the fuel cell 40, and a controller 60 composed of a computer. Is the main component. In this example, gasoline was used as the reforming fuel.

【0018】改質燃料タンク30に貯蔵されるガソリン
の一部は、改質燃料として、燃料流路70を経由して蒸
発器34に供給される。また、改質燃料タンク30に貯
蔵されるガソリンの一部は、燃焼の燃料として、上記燃
料流路70から分岐する分岐路71を経由して加熱部5
0に供給される。燃料流路70にはポンプ57が設けら
れており、分岐路71にはポンプ56が設けられてい
る。ポンプ56,57は、制御部60に接続されてお
り、制御部60から出力される信号によって駆動され、
加熱部50および蒸発器34に供給されるガソリン量を
制御する。
A part of the gasoline stored in the reformed fuel tank 30 is supplied to the evaporator 34 as a reformed fuel via the fuel passage 70. In addition, a part of the gasoline stored in the reformed fuel tank 30 is used as a combustion fuel for the heating unit 5 via a branch passage 71 that branches from the fuel passage 70.
Supplied to zero. The fuel flow passage 70 is provided with a pump 57, and the branch passage 71 is provided with a pump 56. The pumps 56 and 57 are connected to the control unit 60 and are driven by a signal output from the control unit 60,
The amount of gasoline supplied to the heating unit 50 and the evaporator 34 is controlled.

【0019】また、蒸発器34には、水タンク32に貯
蔵される水が、水流路72を経由して供給される。この
水流路72と上記燃料流路70とは、合流して燃料流路
73となって、蒸発器34に接続する。水流路72を通
過する水と、燃料流路70を通過するガソリンとは、燃
料流路73で混合されて、蒸発器34に供給される。水
流路72にはポンプ58が設けられている。このポンプ
58は、制御部60に接続されており、制御部60から
出力される信号によって駆動され、水流路72を介して
蒸発器34に供給する水量を調節する。
The water stored in the water tank 32 is supplied to the evaporator 34 via the water flow path 72. The water flow path 72 and the fuel flow path 70 merge to form a fuel flow path 73, which is connected to the evaporator 34. Water passing through the water flow passage 72 and gasoline passing through the fuel flow passage 70 are mixed in the fuel flow passage 73 and supplied to the evaporator 34. A pump 58 is provided in the water flow path 72. The pump 58 is connected to the control unit 60, is driven by a signal output from the control unit 60, and adjusts the amount of water supplied to the evaporator 34 via the water flow path 72.

【0020】蒸発器34は、改質燃料タンク30から供
給されるガソリンと、水タンク32から供給される水と
を気化させる装置であり、ガソリンと水の供給を受け
て、水蒸気とガソリンガスからなる混合気体と成し、こ
れを所定の温度に昇温して排出する。蒸発器34から排
出された上記混合気体は、燃料ガス流路74を介して改
質器36に供給される。
The evaporator 34 is a device for vaporizing the gasoline supplied from the reformed fuel tank 30 and the water supplied from the water tank 32. The evaporator 34 receives the supply of gasoline and water from the steam and gasoline gas. Is formed into a mixed gas, which is heated to a predetermined temperature and discharged. The mixed gas discharged from the evaporator 34 is supplied to the reformer 36 via the fuel gas passage 74.

【0021】蒸発器34には、水およびガソリンを気化
させるための熱源として加熱部50が併設されている。
加熱部50は、改質燃料タンク30から供給されるガソ
リンや、後述する燃料電池から排出されるアノード排ガ
スの供給を受ける。また、加熱部50は、ブロワ52か
ら圧縮空気の供給を受ける。加熱部50は、その内部に
燃焼触媒を備えており、上記ガソリンやアノード排ガ
ス、および空気を用いて燃焼反応を行ない、生じた燃料
ガスを蒸発器34に供給する。蒸発器34に供給された
ガソリンおよび水は、蒸発器34内を通過しつつ、上記
燃焼ガスと熱交換を行なうことで昇温される。加熱部5
0では、加熱部50に供給される上記ガソリンやアノー
ド排ガスの量を制御することによって、生じる熱量が調
節されており、これによって蒸発器34では、上記混合
気体を、改質反応の温度に応じた所望の温度にまで昇温
する。
The evaporator 34 is provided with a heating section 50 as a heat source for vaporizing water and gasoline.
The heating unit 50 receives gasoline supplied from the reformed fuel tank 30 and anode exhaust gas discharged from a fuel cell described later. The heating unit 50 also receives the supply of compressed air from the blower 52. The heating unit 50 is provided with a combustion catalyst therein, performs a combustion reaction using the gasoline, the anode exhaust gas, and the air, and supplies the generated fuel gas to the evaporator 34. The gasoline and water supplied to the evaporator 34 are heated in the evaporator 34 by exchanging heat with the combustion gas while passing through the evaporator 34. Heating part 5
At 0, the amount of heat generated is controlled by controlling the amounts of the gasoline and anode exhaust gas supplied to the heating unit 50, whereby the evaporator 34 changes the mixed gas according to the temperature of the reforming reaction. The temperature is raised to the desired temperature.

【0022】改質器36は、内部に改質触媒を備えてお
り、供給された上記混合気体を改質して、水素リッチな
燃料ガスを生成する。改質触媒としては、白金、パラジ
ウム、ロジウムなどの貴金属、あるいはこれらの合金を
用いることができる。なお、本実施例の改質器36で
は、水素リッチガスを生成する際に、水蒸気改質反応に
加えて、水素の生成を伴う部分酸化反応も同時に進行す
る。部分酸化反応は、発熱反応であるため、水蒸気改質
反応が進行する際には、上記混合気体が蒸発器34から
持ち込んだ熱に加えて、部分酸化反応で生じた熱も利用
される。この部分酸化反応に必要な酸素を供給するため
に、改質器36には外部から空気を供給するブロワ53
が併設されている。ブロワ53は、制御部60に接続し
ており、制御部60によってその駆動状態が制御され
る。
The reformer 36 has a reforming catalyst inside and reforms the supplied mixed gas to produce hydrogen-rich fuel gas. As the reforming catalyst, noble metals such as platinum, palladium and rhodium, or alloys thereof can be used. In addition, in the reformer 36 of the present embodiment, when the hydrogen-rich gas is generated, in addition to the steam reforming reaction, the partial oxidation reaction accompanied by the generation of hydrogen simultaneously proceeds. Since the partial oxidation reaction is an exothermic reaction, when the steam reforming reaction proceeds, the heat generated by the partial oxidation reaction is used in addition to the heat carried by the mixed gas from the evaporator 34. A blower 53 for supplying air from the outside to the reformer 36 in order to supply oxygen necessary for this partial oxidation reaction.
Is attached. The blower 53 is connected to the control unit 60, and its drive state is controlled by the control unit 60.

【0023】上記したように、本実施例の燃料電池シス
テム10では、改質器36に空気を供給し、酸化反応で
生じる熱によって水蒸気改質反応で要する熱を賄うこと
としたが、改質器36では酸化反応を行なわず、水蒸気
改質反応のみによって水素を生成することとしても良
い。あるいは、水素を生成する効率が高い水蒸気改質反
応を、部分酸化反応に比べてより多く進行させることと
しても良い。このような構成とする場合には、水蒸気改
質反応で要する熱を供給するために、改質器36にヒー
タなどの加熱装置を設ければよい。
As described above, in the fuel cell system 10 of this embodiment, air is supplied to the reformer 36 so that the heat required for the steam reforming reaction is covered by the heat generated by the oxidation reaction. The vessel 36 may generate hydrogen only by the steam reforming reaction without performing the oxidation reaction. Alternatively, the steam reforming reaction, which has a high efficiency of generating hydrogen, may be allowed to proceed more than the partial oxidation reaction. In such a configuration, the reformer 36 may be provided with a heating device such as a heater in order to supply the heat required for the steam reforming reaction.

【0024】改質器36で生成された水素リッチガスな
燃料ガスは、ガス流路75を介してシフト部38に供給
される。シフト部38は、供給された水素リッチガス中
の一酸化炭素濃度を低減する装置である。改質器36に
おいて上記混合気体から改質反応によって生成される水
素リッチガスは、所定量(10%程度)の一酸化炭素を
含んでいるが、シフト部38においてこの水素リッチガ
ス中の一酸化炭素濃度が低減される。
The hydrogen-rich gas fuel gas produced in the reformer 36 is supplied to the shift section 38 via the gas flow path 75. The shift unit 38 is a device that reduces the concentration of carbon monoxide in the supplied hydrogen-rich gas. The hydrogen-rich gas produced by the reforming reaction from the mixed gas in the reformer 36 contains a predetermined amount (about 10%) of carbon monoxide, but the shift unit 38 has a carbon monoxide concentration in the hydrogen-rich gas. Is reduced.

【0025】シフト部38は、一酸化炭素と水とを反応
させて水素と二酸化炭素とを生じるシフト反応を進行さ
せることによって、水素リッチガス中の一酸化炭素濃度
を低減する装置であり、シフト反応を促進する触媒を備
えている。このようなシフト反応を促進する触媒として
は、銅系触媒などの低温触媒や、鉄系触媒などの高温触
媒、あるいは、白金を備える貴金属触媒等を用いること
ができる。シフト部38は、いずれのシフト触媒を備え
ることとしてもよく、あるいは上記した複数種の触媒を
組み合わせることによって、さらなる一酸化炭素濃度の
低減を図る構成としても良い。シフト部38が備えるシ
フト触媒の種類は、改質器から排出される水素リッチガ
ス中の一酸化炭素濃度や、燃料電池40が要求する燃料
ガス中の一酸化炭素濃度の限界などに応じて、適宜選択
すればよい。本実施例のシフト部38は、Cu−Zn触
媒を備えることとした。以下に、(1)式として、上記
シフト触媒によって促進させるシフト反応を表わす式を
示す。
The shift unit 38 is a device for reducing the concentration of carbon monoxide in the hydrogen-rich gas by advancing a shift reaction which causes carbon monoxide and water to generate hydrogen and carbon dioxide. It is equipped with a catalyst that promotes As a catalyst for promoting such a shift reaction, a low temperature catalyst such as a copper catalyst, a high temperature catalyst such as an iron catalyst, or a noble metal catalyst including platinum can be used. The shift unit 38 may include any shift catalyst, or may be configured to further reduce the carbon monoxide concentration by combining a plurality of types of catalysts described above. The type of shift catalyst included in the shift unit 38 is appropriately selected according to the concentration of carbon monoxide in the hydrogen-rich gas discharged from the reformer, the limit of the concentration of carbon monoxide in the fuel gas required by the fuel cell 40, and the like. Just select it. The shift unit 38 of the present embodiment has a Cu—Zn catalyst. Below, as the formula (1), a formula representing a shift reaction promoted by the shift catalyst is shown.

【0026】 CO+H2O → CO2+H2+40.5(kJ/mol) …(1)CO + H 2 O → CO 2 + H 2 +40.5 (kJ / mol) (1)

【0027】なお、図1では記載を省略したが、改質器
36とシフト部38との間には、熱交換器を設けること
としても良い。改質器36は、通常はその内部温度が6
00℃以上となるように制御されてガソリンの改質反応
を進行するが、シフト部38で進行するシフト反応は、
既述した触媒のもとでは200℃〜400℃の温度範囲
において良好に進行する。したがって、改質器36とシ
フト部38との間に熱交換器を設け、改質器36から排
出された水素リッチガスの温度を充分に降温させた後に
シフト部38に供給することで、非所望の高温のガスが
シフト部38に供給されるのを防ぐことができる。
Although not shown in FIG. 1, a heat exchanger may be provided between the reformer 36 and the shift section 38. The reformer 36 usually has an internal temperature of 6
The reforming reaction of gasoline is controlled under the condition that the temperature is 00 ° C. or higher.
Under the above-mentioned catalyst, it proceeds well in the temperature range of 200 ° C to 400 ° C. Therefore, by providing a heat exchanger between the reformer 36 and the shift unit 38 and sufficiently lowering the temperature of the hydrogen-rich gas discharged from the reformer 36 and then supplying the hydrogen-rich gas to the shift unit 38, it is not desirable. It is possible to prevent the high temperature gas from being supplied to the shift portion 38.

【0028】シフト部38で一酸化炭素濃度が低減され
た水素リッチガスは、流路76を介してCO選択酸化部
39に供給される。CO選択酸化部39は、シフト部3
8から供給された水素リッチガス中の一酸化炭素濃度
を、さらに低減するための装置である。すなわち、シフ
ト部38では、水素リッチガス中の一酸化炭素濃度は数
%程度まで低減されるが、CO選択酸化部39では、一
酸化炭素濃度を数ppm程度にまで低減する。CO選択
酸化部39で進行する反応は、水素リッチガスに豊富に
含まれる水素に優先して、一酸化炭素を酸化する一酸化
炭素選択酸化反応である。CO選択酸化部39には、一
酸化炭素の選択酸化触媒である白金触媒、ルテニウム触
媒、パラジウム触媒、金触媒、あるいはこれらを第1元
素とした合金触媒を担持した担体が備えられている。こ
のような一酸化炭素選択酸化触媒のもとでは、反応温度
を100℃〜200℃に保つことで、一酸化炭素選択酸
化反応が良好に進行する。
The hydrogen-rich gas, the carbon monoxide concentration of which has been reduced by the shift section 38, is supplied to the CO selective oxidation section 39 via the flow path 76. The CO selective oxidization unit 39 includes a shift unit 3
8 is a device for further reducing the concentration of carbon monoxide in the hydrogen-rich gas supplied from No. 8. That is, in the shift unit 38, the carbon monoxide concentration in the hydrogen-rich gas is reduced to about several percent, while in the CO selective oxidation unit 39, the carbon monoxide concentration is reduced to about several ppm. The reaction that proceeds in the CO selective oxidation unit 39 is a carbon monoxide selective oxidation reaction that oxidizes carbon monoxide in preference to hydrogen that is abundant in the hydrogen-rich gas. The CO selective oxidation unit 39 is provided with a carrier carrying a platinum catalyst, a ruthenium catalyst, a palladium catalyst, a gold catalyst, which is a selective oxidation catalyst for carbon monoxide, or an alloy catalyst having these as the first element. Under such a carbon monoxide selective oxidation catalyst, the carbon monoxide selective oxidation reaction proceeds well by maintaining the reaction temperature at 100 ° C to 200 ° C.

【0029】なお、CO選択酸化部39で進行する一酸
化炭素選択酸化反応で要する酸素を供給するために、C
O選択酸化部39には、ブロワ54が併設されている。
ブロワ54は、外部から空気を取り込んでこれを圧縮
し、CO選択酸化部39に供給する。ブロワ54は制御
部60に接続しており、CO選択酸化部39に供給され
る空気(酸素)量は、制御部60によって調節される。
In order to supply oxygen required for the carbon monoxide selective oxidation reaction which proceeds in the CO selective oxidation section 39, C
A blower 54 is attached to the O selective oxidation unit 39.
The blower 54 takes in air from the outside, compresses it, and supplies it to the CO selective oxidizing section 39. The blower 54 is connected to the control unit 60, and the amount of air (oxygen) supplied to the CO selective oxidation unit 39 is adjusted by the control unit 60.

【0030】CO選択酸化部39で上記のように一酸化
炭素濃度が下げられた水素リッチガスは、燃料ガス流路
78によって燃料電池40に導かれ、燃料ガスとしてア
ノード側における電池反応に供される。燃料電池40で
電池反応に供された後のアノード排ガスは、アノード排
ガス路79に排出されて加熱部50に導かれ、このアノ
ード排ガス中に残っている水素が燃焼のための燃料とし
て消費される。一方、燃料電池40のカソード側におけ
る電池反応に関わる酸化ガスは、制御部60から駆動信
号を出力されるブロワ42によって、酸化ガス流路43
を介して圧縮空気として供給される。電池反応に用いら
れた残りのカソード排ガスは、外部に排出される。
The hydrogen-rich gas whose carbon monoxide concentration has been lowered by the CO selective oxidation unit 39 as described above is guided to the fuel cell 40 by the fuel gas flow passage 78 and is used as fuel gas for the cell reaction on the anode side. . The anode exhaust gas after being subjected to the cell reaction in the fuel cell 40 is discharged to the anode exhaust gas passage 79 and guided to the heating unit 50, and the hydrogen remaining in the anode exhaust gas is consumed as fuel for combustion. . On the other hand, the oxidizing gas involved in the cell reaction on the cathode side of the fuel cell 40 is supplied by the blower 42, which outputs a drive signal from the control unit 60, to the oxidizing gas flow path 43
Is supplied as compressed air via. The remaining cathode exhaust gas used in the cell reaction is discharged to the outside.

【0031】燃料電池40は、固体高分子電解質型の燃
料電池であり、電解質膜、アノード、カソード、および
セパレータとを備える単セルを複数積層して構成されて
いる。電解質膜は、例えばフッ素系樹脂などの固体高分
子材料で形成されたプロトン伝導性のイオン交換膜であ
る。アノードおよびカソードは、共に炭素繊維を織成し
たカーボンクロスにより形成されている。また、電解質
膜と、アノードあるいはカソードとの間には、電気化学
反応を促進する触媒を備える触媒層が設けられている。
このような触媒としては、白金、あるいは白金と他の金
属から成る合金が用いられる。セパレータは、カーボン
を圧縮してガス不透過とした緻密質カーボンや、耐食性
に優れた金属など、ガス不透過性を有する導電性部材に
より形成されている。また、このセパレータは、上記ア
ノードおよびカソードとの間に、燃料ガスおよび酸化ガ
スの流路を形成する。燃料電池40は、燃料ガスとして
の水素リッチガスと酸化ガスとしての圧縮空気とを上記
流路に供給されて、電気化学反応を進行することで起電
力を発生する。燃料電池40が発生した電力は、燃料電
池40に接続される所定の負荷に供給される。以下に、
燃料電池40で進行する電気化学反応を示す。(2)式
はアノード側における反応、(3)式はカソード側にお
ける反応を示し、電池全体では(4)式に示す反応が進
行する。
The fuel cell 40 is a solid polymer electrolyte type fuel cell, and is constituted by stacking a plurality of unit cells each having an electrolyte membrane, an anode, a cathode, and a separator. The electrolyte membrane is a proton conductive ion exchange membrane formed of a solid polymer material such as a fluorine resin. Both the anode and the cathode are formed of carbon cloth woven of carbon fibers. Further, a catalyst layer including a catalyst that promotes an electrochemical reaction is provided between the electrolyte membrane and the anode or the cathode.
As such a catalyst, platinum or an alloy of platinum and another metal is used. The separator is formed of a gas-impermeable conductive member such as dense carbon that is gas-impermeable by compressing carbon or a metal having excellent corrosion resistance. Further, this separator forms a flow path for the fuel gas and the oxidizing gas between the anode and the cathode. The fuel cell 40 is supplied with hydrogen-rich gas as a fuel gas and compressed air as an oxidizing gas in the flow path to generate an electromotive force by advancing an electrochemical reaction. The electric power generated by the fuel cell 40 is supplied to a predetermined load connected to the fuel cell 40. less than,
4 shows an electrochemical reaction that proceeds in the fuel cell 40. The equation (2) shows the reaction on the anode side, the equation (3) shows the reaction on the cathode side, and the reaction shown by the equation (4) proceeds in the entire battery.

【0032】 H2 → 2H++2e- …(2) (1/2)O2+2H++2e- → H2O …(3) H2+(1/2)O2 → H2O …(4)H 2 → 2H + + 2e (2) (1/2) O 2 + 2H + + 2e → H 2 O (3) H 2 + (1/2) O 2 → H 2 O (4) )

【0033】制御部60は、マイクロコンピュータを中
心とした論理回路として構成され、詳しくは、予め設定
された制御プログラムに従って所定の演算などを実行す
るCPU64と、CPU64で各種演算処理を実行する
のに必要な制御プログラムや制御データ等が予め格納さ
れたROM66と、同じくCPU64で各種演算処理を
するのに必要な各種データが一時的に読み書きされるR
AM68と、燃料電池システム10が備える各種センサ
からの検出信号や、燃料電池に接続された負荷に関わる
情報などを入力すると共に、CPU64での演算結果に
応じて既述した各ブロワやポンプなどに駆動信号を出力
する入出力ポート62等を備える。制御部60は、この
ように各種の信号を入出力することによって、燃料電池
システム10全体の運転状態を制御する。
The control unit 60 is constructed as a logic circuit centering on a microcomputer, and more specifically, a CPU 64 for executing a predetermined calculation according to a preset control program and a CPU 64 for executing various calculation processes. A ROM 66 in which necessary control programs, control data, etc. are stored in advance, and various data required for various arithmetic processing in the CPU 64 are also temporarily read and written.
The AM 68 and the detection signals from the various sensors included in the fuel cell system 10 and the information relating to the load connected to the fuel cell are input, and the blowers and pumps described above are input to each of the blowers and pumps according to the calculation result of the CPU 64. An input / output port 62 for outputting a drive signal and the like are provided. The control unit 60 controls the operating state of the entire fuel cell system 10 by inputting and outputting various signals in this manner.

【0034】B.暖機促進に関わる構成:図2は、燃料
電池システム10において、改質器36とシフト部38
とその接続の様子をさらに詳しく示す説明図である。改
質器36は、その内部に、第1反応部21と第2反応部
22とを備えている。第1反応部21および第2反応部
22は、いずれも、表面に既述した改質触媒を担持する
ハニカムを備えている。燃料ガス流路74から改質器3
6に供給された混合ガスは、第1反応部21、第2反応
部22の順で、各々が備えるハニカム内を通過しつつ改
質反応に供され、改質反応で生成した水素リッチガス
は、ガス流路75に排出される。
B. Configuration related to warm-up promotion: FIG. 2 shows a reformer 36 and a shift unit 38 in the fuel cell system 10.
It is an explanatory view showing the state of and the connection in more detail. The reformer 36 includes a first reaction section 21 and a second reaction section 22 inside thereof. Each of the first reaction section 21 and the second reaction section 22 is provided with a honeycomb that carries the above-mentioned reforming catalyst on its surface. From the fuel gas flow path 74 to the reformer 3
The mixed gas supplied to No. 6 is supplied to the reforming reaction while passing through the honeycomb provided in each of the first reaction section 21 and the second reaction section 22 in this order, and the hydrogen-rich gas generated by the reforming reaction is The gas is discharged to the gas flow path 75.

【0035】また、改質器36とシフト部38とを接続
する流路として、バイパス流路77が設けられている。
バイパス流路77の一端は、改質器36において、第1
反応部21と第2反応部22との間の空間に開口してい
る。また、バイパス流路77の他端は、ガス流路75に
接続している。したがって、改質器36の第1反応部2
1を通過したガスは、バイパス流路77を経由する場合
には、第2反応部22を通過することなくシフト部38
に供給される。バイパス流路77にはバルブ25が、ガ
ス流路75にはバルブ24が設けられており、これらの
バルブの開度は制御部60によって制御される。バルブ
24,25のバルブの開度を制御することによって、第
2反応部22を通過するガス量と、バイパス流路77を
経由するガス量とが制御される。
A bypass flow passage 77 is provided as a flow passage connecting the reformer 36 and the shift portion 38.
In the reformer 36, one end of the bypass flow passage 77 has a first
An opening is formed in the space between the reaction section 21 and the second reaction section 22. Further, the other end of the bypass flow passage 77 is connected to the gas flow passage 75. Therefore, the first reaction section 2 of the reformer 36
When the gas that has passed through 1 passes through the bypass passage 77, the shift portion 38 does not pass through the second reaction portion 22.
Is supplied to. A valve 25 is provided in the bypass flow passage 77 and a valve 24 is provided in the gas flow passage 75, and the opening degrees of these valves are controlled by the control unit 60. By controlling the openings of the valves 24 and 25, the amount of gas passing through the second reaction section 22 and the amount of gas passing through the bypass passage 77 are controlled.

【0036】さらに、シフト部38においては、その上
流部の触媒温度を検出する温度センサ23が設けられて
いる。温度センサ23の検出信号は、制御部60に入力
される。
Further, the shift section 38 is provided with a temperature sensor 23 for detecting the catalyst temperature of the upstream section thereof. The detection signal of the temperature sensor 23 is input to the control unit 60.

【0037】C.起動時の動作:図3は、燃料電池シス
テム10の起動時に制御部60が実行する改質ガス流路
制御処理ルーチンを表わすフローチャートである。本ル
ーチンは、燃料電池システム10が起動されると共に実
行される。本ルーチンが開始されると、制御部60は、
バルブ24,25に駆動信号を出力して、バルブ24を
閉状態にすると共に、バルブ25を開状態にする(ステ
ップS100)。燃料電池システム10が起動される
と、ガソリンが加熱部50に供給されて加熱部50にお
いて燃焼反応が開始されると共に、ガソリンおよび水が
蒸発器34に供給されて、気化・昇温され、混合ガスが
改質器36に供給されるようになる。ステップS100
において各バルブの開閉状態を上記のように制御するこ
とによって、燃料電池システム10の起動時には、改質
器36の第1反応部21を通過したガスは、バイパス流
路77を経由してシフト部38に供給される。
C. Operation at Startup: FIG. 3 is a flowchart showing a reformed gas flow path control processing routine executed by the control unit 60 at startup of the fuel cell system 10. This routine is executed when the fuel cell system 10 is started. When this routine is started, the control unit 60
A drive signal is output to the valves 24 and 25 to close the valve 24 and open the valve 25 (step S100). When the fuel cell system 10 is started, gasoline is supplied to the heating unit 50 to start a combustion reaction in the heating unit 50, and gasoline and water are supplied to the evaporator 34 to be vaporized / heated and mixed. The gas is supplied to the reformer 36. Step S100
By controlling the open / closed state of each valve as described above, the gas that has passed through the first reaction section 21 of the reformer 36 at the time of startup of the fuel cell system 10 passes through the bypass passage 77 and the shift section. 38.

【0038】蒸発器34から高温の混合ガスが供給され
ると、改質器36の内部は、この混合ガスによって、第
1反応部21の上流側から順次暖められていく。触媒温
度が上昇するにつれ、第1反応部21では水蒸気改質反
応および部分酸化反応が次第に進行するようになる。そ
して、高温の混合ガスによる加熱を続けることによっ
て、やがて、水蒸気改質反応および部分酸化反応の活性
が充分に確保される温度にまで、第1反応部21は昇温
する。なお、第1反応部21が昇温すると、第1反応部
21の熱がさらに温度の低い部位にも伝えられる。その
ため、第1反応部21が加熱されるにつれて、第2反応
部22も昇温する。
When the high temperature mixed gas is supplied from the evaporator 34, the inside of the reformer 36 is sequentially warmed by the mixed gas from the upstream side of the first reaction section 21. As the catalyst temperature rises, the steam reforming reaction and the partial oxidation reaction gradually proceed in the first reaction section 21. Then, by continuing the heating with the high temperature mixed gas, the temperature of the first reaction section 21 is raised to a temperature at which the activity of the steam reforming reaction and the partial oxidation reaction is sufficiently ensured. It should be noted that when the temperature of the first reaction section 21 rises, the heat of the first reaction section 21 is also transferred to a portion having a lower temperature. Therefore, as the first reaction section 21 is heated, the second reaction section 22 also rises in temperature.

【0039】燃料電池システム10において暖機を開始
した後しばらくの間は、改質器36に供給される混合ガ
スが有する熱は、主として第1反応部21を加熱するた
めに用いられる。したがって、第1反応部21を通過し
てバイパス流路77からシフト部38に供給されるガス
は、当初は温度が低い。しかしながら、第1反応部21
が上記のように昇温するにつれて、シフト部38に供給
されるガスの温度も次第に上昇し、これによってシフト
部38も昇温する。
For a while after the warm-up of the fuel cell system 10 is started, the heat of the mixed gas supplied to the reformer 36 is mainly used for heating the first reaction section 21. Therefore, the gas that passes through the first reaction section 21 and is supplied from the bypass flow passage 77 to the shift section 38 has a low temperature at the beginning. However, the first reaction part 21
As the temperature rises as described above, the temperature of the gas supplied to the shift unit 38 also gradually rises, so that the shift unit 38 also rises in temperature.

【0040】次に、温度センサ23の検出信号を入力す
ることによって、シフト部38の上流部の触媒温度T1
を入力する(ステップS110)。次に、この触媒温度
1と、予め設定しておいた所定の基準温度TA とを比
較する(ステップS120)。ここで、所定の基準温度
A とは、シフト部38において、改質器36から充分
に温度が高い改質ガスが供給されたときに、充分な活性
でシフト反応を進行することができるような触媒温度と
して、予め設定しておいた温度である。例えば、定常運
転を行なう条件下で支障なく反応が進行する温度とする
ことができる。
Next, by inputting the detection signal of the temperature sensor 23, the catalyst temperature T 1 of the upstream portion of the shift portion 38 is increased.
Is input (step S110). Next, the catalyst temperature T 1 is compared with a preset reference temperature T A (step S120). Here, the predetermined reference temperature T A is such that, in the shift unit 38, when the reformed gas having a sufficiently high temperature is supplied from the reformer 36, the shift reaction can proceed with sufficient activity. The catalyst temperature is a preset temperature. For example, it can be set to a temperature at which the reaction proceeds without any problem under the condition of performing steady operation.

【0041】ステップS120において、触媒温度T1
が基準温度TA 以下であると判断されるときには、ステ
ップS110に戻って触媒温度T1 を入力し直す。この
ように、ステップS120において触媒温度T1 が基準
温度TA を超えたと判断されるまで、触媒温度T1 の読
み込みと、基準温度TA との比較の動作を繰り返す。
In step S120, the catalyst temperature T 1
When it is determined that is equal to or lower than the reference temperature T A , the process returns to step S110 and the catalyst temperature T 1 is input again. Thus, in step S120 until the catalyst temperature T 1 is is determined that exceeds the reference temperature T A, it is repeated and loading of the catalyst temperatures T 1, the operation of the comparison between the reference temperature T A.

【0042】ステップS120において、触媒温度T1
が基準温度TA を超えたと判断すると、バルブ24,2
5に駆動信号を出力して、バルブ24を開状態にすると
共にバルブ25を閉状態にして(ステップS130)、
本ルーチンを終了する。バルブ24,25を上記のよう
に駆動することで、改質器36に供給されたガスは、第
1反応部21を通過した後、バイパス流路77に流入す
ることなく、第2反応部22を通過して、シフト部38
に供給されるようになる。
In step S120, the catalyst temperature T 1
When it is determined that the temperature exceeds the reference temperature T A , the valves 24, 2
A drive signal to 5 to open the valve 24 and close the valve 25 (step S130),
This routine ends. By driving the valves 24 and 25 as described above, the gas supplied to the reformer 36 does not flow into the bypass flow passage 77 after passing through the first reaction section 21, and the second reaction section 22. Through the shift unit 38
Will be supplied to.

【0043】以上のように構成された本実施例の燃料電
池システム10によれば、起動時に暖機を行なう際に、
シフト部38の備える触媒がある程度昇温するまでは、
改質器36の第1反応部21を通過した高温のガスを、
第2反応部22を通過させることなくシフト部38に供
給する。したがって、燃料電池システム10全体の暖機
時間を短くすることができる。
According to the fuel cell system 10 of the present embodiment configured as described above, when warming up at startup,
Until the temperature of the catalyst provided in the shift unit 38 rises to some extent,
The high temperature gas that has passed through the first reaction section 21 of the reformer 36 is
It is supplied to the shift unit 38 without passing through the second reaction unit 22. Therefore, the warm-up time of the entire fuel cell system 10 can be shortened.

【0044】触媒を備える反応器の暖機とは、触媒温度
を、触媒活性が充分に高くなる所定の温度(範囲)にま
で昇温させる動作をいう。このような温度に達するまで
は、上記反応器に加えられる熱は、反応器内部の触媒や
触媒基材を昇温させるために多く消費されるので、暖機
時には、このように消費される熱量を超える熱量を供給
し続ける必要がある。このような昇温のための熱の消費
量は、触媒温度が上昇するにつれて少なくなる。触媒温
度が上記した所定の温度以上に上昇すると、その温度環
境下で反応は活発に進行するようになって、定常運転が
可能となり、充分な温度を保ったガスが反応器から排出
されるようになる。
Warming up the reactor equipped with the catalyst means an operation of raising the catalyst temperature to a predetermined temperature (range) at which the catalyst activity is sufficiently high. Until such a temperature is reached, the heat applied to the reactor is largely consumed to raise the temperature of the catalyst and the catalyst base material inside the reactor. It is necessary to continue to supply the amount of heat above. The amount of heat consumed for raising the temperature decreases as the catalyst temperature rises. When the catalyst temperature rises above the above-mentioned predetermined temperature, the reaction will actively proceed in that temperature environment, steady operation becomes possible, and gas with sufficient temperature will be discharged from the reactor. become.

【0045】本実施例では、暖機時において、シフト部
38が充分に昇温するまでは、第1反応部21を通過し
たガスを、第2反応部22を通過させることなくシフト
部38に供給している。したがって、第1反応部21の
温度が上昇して反応が活発に行なわれるようになると、
第2反応部22が充分に昇温するよりも以前に、シフト
部38に高温のガスを供給してこれを昇温させることが
できる。そのとき、第1反応部21は所定の温度に維持
されながら反応が進行しており、第2反応部22も伝熱
により加熱されるため、シフト部38の暖機が行なわれ
るのと並行して、第2反応部22の暖機も進行する。こ
れに対して、第1反応部21,第2反応部22,シフト
部38の順にガスを供給する場合には、第2反応部22
が充分に昇温して、第2反応部22から高温のガスが排
出されるようにならないと、シフト部38の暖機を進行
させることができない。したがって、本実施例のように
暖機時にバイパス流路77を用いることにより、上流側
の反応器から順次暖機を進行させる場合に比べて、暖機
時間を短くすることができる。
In the present embodiment, during warm-up, the gas that has passed through the first reaction section 21 does not pass through the second reaction section 22 and is transferred to the shift section 38 until the temperature of the shift section 38 rises sufficiently. We are supplying. Therefore, when the temperature of the first reaction section 21 rises and the reaction becomes vigorous,
It is possible to supply a high temperature gas to the shift unit 38 and raise the temperature thereof before the temperature of the second reaction unit 22 is sufficiently raised. At that time, the reaction is proceeding while the first reaction section 21 is maintained at a predetermined temperature, and the second reaction section 22 is also heated by heat transfer, so that the shift section 38 is warmed up at the same time. Then, the warming-up of the second reaction section 22 also proceeds. On the other hand, when the gas is supplied in the order of the first reaction section 21, the second reaction section 22, and the shift section 38, the second reaction section 22
Must be sufficiently raised to discharge the high temperature gas from the second reaction section 22, the warm-up of the shift section 38 cannot proceed. Therefore, by using the bypass flow path 77 during warm-up as in the present embodiment, the warm-up time can be shortened as compared with the case where the warm-up is sequentially advanced from the upstream reactor.

【0046】特に、燃料電池システム10の起動時に
は、通常は供給ガス量(蒸発器34から供給される混合
ガス量)が抑えられるため、暖機時間を短くする効果が
顕著となる。すなわち、改質器36などの各反応器は、
燃料電池40における要求負荷が最大となったときに、
必要量の燃料ガスを生成可能となる大きさを有している
が、通常の暖機時には、負荷が最大になるときに比べて
少ない量のガスしか供給されない。暖機時には、水素濃
度が充分に高く、一酸化炭素濃度が充分に低い燃料ガス
を生成することができず、各反応器を通過したガスを燃
料電池40に供給することができないため、改質燃料の
消費を抑えるために、蒸発器34側に供給する改質燃料
量を抑えるためである。上流側から供給される高温ガス
量が少ないほど暖機は進み難くなるが、実施例のよう
に、第2反応部22が充分に昇温する以前に、第1反応
部21を通過した高温のガスをシフト部38に供給する
ことで、暖機時間を効果的に短縮することができる。例
えば、燃料電池システム10を車両に搭載し、車両の駆
動用電源として用いる場合には、車両の暖機時間を短縮
し、より早く車両を通常走行可能とすることができる。
In particular, when the fuel cell system 10 is started, the amount of supply gas (the amount of mixed gas supplied from the evaporator 34) is usually suppressed, so that the effect of shortening the warm-up time becomes remarkable. That is, each reactor such as the reformer 36 is
When the required load on the fuel cell 40 becomes maximum,
Although it has a size capable of generating a required amount of fuel gas, during normal warm-up, a smaller amount of gas is supplied than when the load becomes maximum. During warm-up, it is impossible to generate a fuel gas having a sufficiently high hydrogen concentration and a sufficiently low carbon monoxide concentration, and the gas that has passed through each reactor cannot be supplied to the fuel cell 40. This is because the amount of reformed fuel supplied to the evaporator 34 side is suppressed in order to suppress fuel consumption. The smaller the amount of high-temperature gas supplied from the upstream side, the more difficult it is to warm up. However, as in the embodiment, before the second reaction section 22 is sufficiently heated, the high-temperature gas that has passed through the first reaction section 21 By supplying the gas to the shift unit 38, the warm-up time can be effectively shortened. For example, when the fuel cell system 10 is mounted on a vehicle and is used as a power source for driving the vehicle, it is possible to shorten the warm-up time of the vehicle and allow the vehicle to normally travel faster.

【0047】ここで、暖機運転を開始した後の、シフト
部38の触媒温度が変化する様子を、図4(A)に示
す。触媒温度が温度TA に達して、図3に示すステップ
S130を実行してバイパス流路77の使用を停止する
経過時間tA を、図中に示す。この、経過時間tA にお
いては、第2反応部22の触媒温度が充分に昇温してい
ない場合が考えられる。このような場合には、図4
(A)に示すように、経過時間tA の後に第2反応部2
2を通過したガスが供給されるようになると、一旦触媒
温度が低下する。このような場合にも、シフト部38の
触媒温度が、充分に高い活性を示す温度範囲(図中、矢
印で示した温度範囲)内に維持されていればよい。
FIG. 4A shows how the catalyst temperature of the shift section 38 changes after the warm-up operation is started. The elapsed time t A when the catalyst temperature reaches the temperature T A and step S130 shown in FIG. 3 is executed to stop the use of the bypass passage 77 is shown in the figure. It is conceivable that the catalyst temperature of the second reaction section 22 has not risen sufficiently at the elapsed time t A. In such a case, FIG.
As shown in (A), after the elapsed time t A , the second reaction part 2
When the gas that has passed through 2 is supplied, the catalyst temperature once drops. Even in such a case, the catalyst temperature of the shift unit 38 may be maintained within a temperature range in which the activity is sufficiently high (the temperature range indicated by the arrow in the figure).

【0048】なお、シフト部38の暖機状態を検出する
ためにシフト部38内に設ける温度センサ23は、シフ
ト部38内のいずれの場所に設けることとしても良い。
本実施例では、上記したように、シフト部38の入口部
の近傍に設けることとした。これによって、少なくとも
シフト部38の入口部付近において、改質ガスが供給さ
れたときに充分に高い活性でシフト反応を進行可能な温
度に達したときにこれを検出することができる。シフト
反応は発熱反応であるため、入口部付近が一旦上記した
温度に達すると、反応で生じる熱を利用して、さらに暖
機を進行させることができる。
The temperature sensor 23 provided in the shift unit 38 for detecting the warm-up state of the shift unit 38 may be provided anywhere in the shift unit 38.
In this embodiment, as described above, the shift portion 38 is provided near the inlet portion. With this, at least near the inlet of the shift unit 38, when the temperature reaches a temperature at which the shift reaction can proceed with sufficiently high activity when the reformed gas is supplied, this can be detected. Since the shift reaction is an exothermic reaction, once the temperature near the inlet reaches the above-mentioned temperature, the heat generated by the reaction can be utilized to further advance the warm-up.

【0049】また、温度センサ23は、シフト部38が
備えるシフト触媒の温度を直接検出する必要はなく、シ
フト触媒の温度を反映する温度を検出することができれ
ばよい。例えば、シフト部38を通過するガスの温度を
検出することとしても良い。
Further, the temperature sensor 23 does not need to directly detect the temperature of the shift catalyst provided in the shift section 38, and it is sufficient that the temperature sensor 23 can detect the temperature that reflects the temperature of the shift catalyst. For example, the temperature of the gas passing through the shift unit 38 may be detected.

【0050】D.第1実施例の変形例:さらに、上記実
施例について、以下のような変形が可能である。
D. Modification of First Embodiment: Furthermore, the following modifications can be made to the above embodiment.

【0051】D1.第1実施例の変形例1:第1実施例
の燃料電池システム10では、改質器36は、その内部
が第1反応部21と第2反応部22の2つに分割されて
いることとしたが、3以上の数に分割することとしても
良い。図5は、第1実施例の変形例としての改質器13
6およびこれに接続するバイパス流路177,178の
様子を表わす説明図である。改質器136は、図1に示
した燃料電池システム10と同様の燃料電池システム1
0において、改質器36の代わりに備えられている。以
下の説明で、第1実施例の燃料電池システム10と共通
する部分には同じ参照番号を付し、詳しい説明は省略す
る。
D1. Modified Example 1 of First Embodiment In the fuel cell system 10 of the first embodiment, the inside of the reformer 36 is divided into the first reaction section 21 and the second reaction section 22. However, it may be divided into three or more. FIG. 5 is a reformer 13 as a modification of the first embodiment.
FIG. 6 is an explanatory view showing a state of 6 and bypass flow paths 177 and 178 connected thereto. The reformer 136 is a fuel cell system 1 similar to the fuel cell system 10 shown in FIG.
At 0, it is provided instead of the reformer 36. In the following description, the same parts as those of the fuel cell system 10 of the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0052】改質器136は、第1反応部121、第2
反応部122、第3反応部123を備えている。第1反
応部121〜第3反応部123は、改質器36における
第1反応部21,第2反応部22と同様に、改質触媒を
担持するハニカムを備えている。燃料ガス流路74から
改質器136に供給された混合気体は、第1反応部12
1、第2反応部122、第3反応部123の順に通過し
て、改質反応に供される。
The reformer 136 includes the first reaction section 121 and the second reaction section 121.
The reaction part 122 and the 3rd reaction part 123 are provided. Like the first reaction section 21 and the second reaction section 22 in the reformer 36, the first reaction section 121 to the third reaction section 123 each include a honeycomb that carries a reforming catalyst. The mixed gas supplied from the fuel gas passage 74 to the reformer 136 is the first reaction unit 12
After passing through the first reaction section 122, the second reaction section 122, and the third reaction section 123 in this order, the reforming reaction is performed.

【0053】第1反応部121と第2反応部122との
間の空間と、ガス流路75とを接続して、バイパス流路
177が設けられている。また、第2反応部122と第
3反応部123との間の空間と、ガス流路75とを接続
して、バイパス流路178が設けられている。これらバ
イパス流路177、178には、それぞれ、制御部60
によって駆動されるバルブ125,126が設けられて
いる。バルブ125を開状態とすることで、第1反応部
121を通過したガスの一部が、第2反応部122およ
び第3反応部123を経由することなく、シフト部38
に導かれる。また、バルブ126を開状態とすること
で、第1反応部121および第2反応部122を通過し
たガスの一部が、第3反応部123を経由することな
く、シフト部38に導かれる。
A bypass channel 177 is provided by connecting the space between the first reaction section 121 and the second reaction section 122 to the gas channel 75. Further, a bypass flow path 178 is provided by connecting the space between the second reaction section 122 and the third reaction section 123 and the gas flow path 75. The bypass flow paths 177 and 178 are respectively provided in the control unit 60.
Valves 125 and 126 are provided which are driven by. By opening the valve 125, a part of the gas that has passed through the first reaction section 121 does not pass through the second reaction section 122 and the third reaction section 123, and the shift section 38
Be led to. Further, by opening the valve 126, part of the gas that has passed through the first reaction section 121 and the second reaction section 122 is guided to the shift section 38 without passing through the third reaction section 123.

【0054】このような改質器136において、その暖
機時に、改質器136に供給されたガスの少なくとも一
部が、バイパス流路177あるいは178を経由するよ
うに、バルブ125,126の少なくとも一方を制御す
れば、改質器136の暖機時間を短縮する効果を得るこ
とができる。すなわち、第1反応部121、あるいはさ
らに第2反応部122を通過した高温のガスの少なくと
も一部を、第3反応部123を経由することなくシフト
部38に導けば、より早くシフト部38を昇温させるこ
とができ、結果的に改質器136全体の暖機時間を短縮
することができる。なお、このとき第3反応部123
は、上流側からガスが供給される場合にはこのガスによ
って昇温されると共に、先に昇温している上流側の反応
部からの伝熱によっても昇温される。暖機運転時に、改
質器の上流部を通過した高温のガスを、改質器の下流部
を通過することなくシフト部38に供給可能な構成であ
れば、同様の効果を得ることができる。
In such a reformer 136, at the time of warming up, at least a part of the gas supplied to the reformer 136 passes through the bypass flow path 177 or 178, so that at least the valves 125 and 126 are provided. By controlling one of them, the effect of shortening the warm-up time of the reformer 136 can be obtained. That is, if at least a part of the high-temperature gas that has passed through the first reaction section 121 or the second reaction section 122 is guided to the shift section 38 without passing through the third reaction section 123, the shift section 38 can be moved faster. The temperature can be raised, and as a result, the warm-up time of the entire reformer 136 can be shortened. At this time, the third reaction part 123
When the gas is supplied from the upstream side, the temperature is raised by this gas, and is also raised by the heat transfer from the upstream-side reaction part, which has been previously heated. The same effect can be obtained as long as the hot gas that has passed through the upstream portion of the reformer can be supplied to the shift portion 38 without passing through the downstream portion of the reformer during the warm-up operation. .

【0055】D2.第1実施例の変形例2:また、第1
実施例の燃料電池システム10では、改質器36とシフ
ト部38との間にバイパス流路を設けることとしたが、
他の反応器同士を接続するバイパス流路を設けることと
しても良い。図6は、改質器36とシフト部38との間
以外にも、蒸発器34と改質器36との間、およびシフ
ト部38とCO選択酸化部39との間に、同様のバイパ
ス流路を設けた様子を表わすブロック図である。
D2. Modification 2 of First Embodiment: Also, First
In the fuel cell system 10 of the embodiment, the bypass passage is provided between the reformer 36 and the shift unit 38,
A bypass flow path that connects other reactors may be provided. FIG. 6 shows that a similar bypass flow is provided between the evaporator 34 and the reformer 36, and between the shift unit 38 and the CO selective oxidation unit 39, in addition to between the reformer 36 and the shift unit 38. It is a block diagram showing a mode that a path is provided.

【0056】蒸発器34は、既述したように、ガソリン
と水とが通過する流路と、加熱部50から供給される燃
焼ガスの流路とを備え、ガソリンおよび水と、燃焼ガス
との間で熱交換を行なう熱交換器である。蒸発器34内
に設けられたガソリンおよび水が通過する流路の途中の
部位と、改質器36とを接続するバイパス流路を設ける
ことで、改質器36の暖機時間を短縮することが可能と
なる。改質器36の少なくとも上流部において触媒温度
が充分に高くなるまでは、蒸発器34の全体が充分に昇
温する以前であっても、上記バイパス流路を介して高温
の混合ガスを改質器36に供給することとすればよい。
As described above, the evaporator 34 is provided with a flow path through which gasoline and water pass, and a flow path for combustion gas supplied from the heating section 50. It is a heat exchanger that performs heat exchange between the two. Shortening the warm-up time of the reformer 36 by providing a bypass flow passage that connects the reformer 36 with a portion in the flow passage in the evaporator 34 through which gasoline and water pass. Is possible. Until the catalyst temperature becomes sufficiently high in at least the upstream portion of the reformer 36, the high temperature mixed gas is reformed through the bypass passage even before the temperature of the entire evaporator 34 is sufficiently raised. It may be supplied to the container 36.

【0057】シフト部38においては、シフト部38が
備える触媒の一部を通過したガスを、残りの触媒を通過
することなくCO選択酸化部39に導くバイパス流路を
設けることとすればよい。
The shift section 38 may be provided with a bypass passage for guiding the gas that has passed through a part of the catalyst included in the shift section 38 to the CO selective oxidation section 39 without passing through the rest of the catalyst.

【0058】図6では、蒸発器34と改質器36、改質
器36とシフト部38、シフト部38とCO選択酸化部
39、の間を接続するバイパス流路を設けた様子を示し
た。これらのバイパス流路のうち、少なくともいずれか
一つを設けて既述した制御を行なえば、下流側の反応器
の暖機時間を短縮する効果を得ることができる。
FIG. 6 shows a state in which a bypass passage connecting the evaporator 34 and the reformer 36, the reformer 36 and the shift portion 38, and the shift portion 38 and the CO selective oxidation portion 39 is provided. . If at least one of these bypass flow paths is provided and the above-described control is performed, the effect of shortening the warm-up time of the downstream reactor can be obtained.

【0059】特に、改質器36のように酸化反応を行な
う反応器では、既述したバイパス路を設けることによる
効果を顕著に得ることができる。このような反応器で
は、触媒が所定の温度以上に昇温すると、反応器内部で
活発に発熱するようになるため、ガスが通過しない反応
器の下流側もより速やかに昇温する。
In particular, in a reactor such as the reformer 36 that performs an oxidation reaction, the effect of providing the above-described bypass passage can be remarkably obtained. In such a reactor, when the temperature of the catalyst rises above a predetermined temperature, heat is actively generated inside the reactor, so that the temperature of the downstream side of the reactor through which gas does not pass also rises more quickly.

【0060】D3.第1実施例の変形例3:また、バイ
パス流路は、必ずしも隣接する反応器間に設ける必要は
ない。所定の反応器の一部を通過したガスが、この反応
器に隣接する反応器よりも下流側に配設された反応器に
供給されるように、バイパス流路を設けることとしても
良い。一例を図7に示す。図7は、図1に示した燃料電
池システム10において、第1反応部21と第2反応部
22との間の空間と、流路76とを接続して、バイパス
流路277を設けた様子を示している。バイパス流路2
77には、制御部60によって駆動されるバルブ225
が設けられている。バルブ225を開状態とすること
で、第1反応部21を通過したガスの一部が、第2反応
部22およびシフト部38を経由することなく、CO選
択酸化部39に導かれる。
D3. Modification 3 of the first embodiment: Further, the bypass flow passage does not necessarily have to be provided between the adjacent reactors. A bypass flow path may be provided so that the gas that has passed through a part of the predetermined reactor is supplied to the reactor disposed downstream of the reactor adjacent to this reactor. An example is shown in FIG. FIG. 7 shows a state in which the space between the first reaction section 21 and the second reaction section 22 and the flow path 76 are connected to each other in the fuel cell system 10 shown in FIG. 1 to provide the bypass flow path 277. Is shown. Bypass channel 2
77 includes a valve 225 driven by the control unit 60.
Is provided. By opening the valve 225, a part of the gas that has passed through the first reaction section 21 is guided to the CO selective oxidation section 39 without passing through the second reaction section 22 and the shift section 38.

【0061】このような構成とすれば、第2反応部22
およびシフト部38の暖機状態に関わりなく、第1反応
部21からバイパス流路277を経由して、CO選択酸
化部39に対して高温のガスを供給し、CO選択酸化部
39の暖機を促進することができる。なお、図6に示し
たバイパス流路77とバイパス流路277の両方を用い
て、第1反応部21を通過した高温のガスを、シフト部
38とCO選択酸化部39の両方に供給することとして
も良い。
With such a configuration, the second reaction section 22
And regardless of the warm-up state of the shift section 38, the high temperature gas is supplied from the first reaction section 21 to the CO selective oxidation section 39 via the bypass flow path 277 to warm up the CO selective oxidation section 39. Can be promoted. It should be noted that the high temperature gas that has passed through the first reaction section 21 is supplied to both the shift section 38 and the CO selective oxidation section 39 by using both the bypass channel 77 and the bypass channel 277 shown in FIG. Also good.

【0062】D4.第1実施例の変形例4:既述した実
施例では、起動時から、下流側の反応器が所定の温度に
昇温するまでの間は、バイパス流路を用いることとした
が、上流側の反応器の上流部が昇温するまでの間はバイ
パス流路を用いないこととしても良い。
D4. Modification 4 of the first embodiment: In the above-described embodiment, the bypass passage is used from the time of start-up until the temperature of the reactor on the downstream side rises to a predetermined temperature. The bypass flow path may not be used until the temperature of the upstream part of the reactor is raised.

【0063】このような場合には、図1に示した第1実
施例の燃料電池システム10において、第1反応部21
の温度を検出する温度センサをさらに設けることとすれ
ばよい。図8は、第1反応部21が充分に昇温するまで
の間はバイパス流路77を用いない制御を行なう際に実
行する改質ガス流路制御処理ルーチンを表わすフローチ
ャートである。
In such a case, in the fuel cell system 10 of the first embodiment shown in FIG. 1, the first reaction section 21
A temperature sensor for detecting the temperature may be further provided. FIG. 8 is a flowchart showing a reformed gas flow path control processing routine executed when performing control without using the bypass flow path 77 until the temperature of the first reaction section 21 is sufficiently raised.

【0064】本ルーチンは、燃料電池システム10が起
動されると共に実行される。本ルーチンが開始される
と、制御部60は、バルブ24,25に駆動信号を出力
して、バルブ24を開状態にすると共に、バルブ25を
閉状態にする(ステップS200)。燃料電池システム
10が起動されると、ガソリンが加熱部50に供給され
て加熱部50において燃焼反応が開始されると共に、ガ
ソリンおよび水が蒸発器34に供給されて、気化・昇温
され、混合ガスが改質器36に供給されるようになる。
ステップS200において各バルブの開閉状態を上記の
ように制御することによって、燃料電池システム10の
起動時には、改質器36の第1反応部21を通過したガ
スは、バイパス流路77を経由することなく、第2反応
部22を通過してシフト部38に供給される。
This routine is executed when the fuel cell system 10 is started. When this routine is started, the control unit 60 outputs a drive signal to the valves 24 and 25 to open the valve 24 and close the valve 25 (step S200). When the fuel cell system 10 is started, gasoline is supplied to the heating unit 50 to start a combustion reaction in the heating unit 50, and gasoline and water are supplied to the evaporator 34 to be vaporized / heated and mixed. The gas is supplied to the reformer 36.
By controlling the open / closed state of each valve in step S200 as described above, when the fuel cell system 10 is started, the gas that has passed through the first reaction section 21 of the reformer 36 passes through the bypass flow passage 77. Instead, it passes through the second reaction section 22 and is supplied to the shift section 38.

【0065】次に、第1反応部21に設けた温度センサ
の検出信号を入力することによって、第1反応部21の
温度T2 を入力する(ステップS210)。次に、この
触媒温度T2 と、予め設定しておいた所定の基準温度T
B とを比較する(ステップS220)。蒸発器34から
高温の混合ガスが供給されると、改質器36の内部は、
この混合ガスによって、第1反応部21の上流側から順
次暖められていく。ステップS220では、このような
第1反応部21における暖機の進行状態を判断してい
る。上記基準温度TB とは、第1反応部21において、
充分な活性でシフト反応を進行することができるような
触媒温度として、予め設定しておいた温度である。
Next, the temperature T 2 of the first reaction section 21 is input by inputting the detection signal of the temperature sensor provided in the first reaction section 21 (step S210). Next, this catalyst temperature T 2 and a predetermined reference temperature T set in advance
B is compared (step S220). When the high temperature mixed gas is supplied from the evaporator 34, the inside of the reformer 36 becomes
The mixed gas gradually warms the first reaction section 21 from the upstream side. In step S220, the progress of warming up in the first reaction unit 21 is determined. In the first reaction section 21, the reference temperature T B is
The catalyst temperature is set in advance as the catalyst temperature at which the shift reaction can proceed with sufficient activity.

【0066】ステップS220において、触媒温度T2
が基準温度TB 以下であると判断されるときには、ステ
ップS210に戻って触媒温度T2 を入力し直す。この
ように、ステップS220において触媒温度T2 が基準
温度TB を超えたと判断されるまで、触媒温度T2 の読
み込みと、基準温度TB との比較の動作を繰り返す。
In step S220, the catalyst temperature T 2
When it is determined that is equal to or lower than the reference temperature T B , the process returns to step S210 and the catalyst temperature T 2 is input again. Thus, in step S220 until the catalyst temperature T 2 is determined to have exceeded the reference temperature T B, is repeated and loading of the catalyst temperature T 2, the operation of the comparison between the reference temperature T B.

【0067】ステップS220において、触媒温度T2
が基準温度TB を超えたと判断すると、バルブ24,2
5に駆動信号を出力して、バルブ24を閉状態にすると
共にバルブ25を開状態にする(ステップS100)。
図8のステップS100以降の工程は、図3に示したス
テップ100〜S130と同様の工程である。このよう
に、シフト部38の暖機状態が所定の状態に達するまで
の間、第1反応部21を通過したガスを、バイパス流路
77を経由してシフト部38に供給する制御を行なう。
In step S220, the catalyst temperature T 2
When it is determined that the temperature exceeds the reference temperature T B , the valves 24, 2
A drive signal is output to 5 to close the valve 24 and open the valve 25 (step S100).
The steps after step S100 in FIG. 8 are the same as steps 100 to S130 shown in FIG. In this way, the gas that has passed through the first reaction section 21 is controlled to be supplied to the shift section 38 via the bypass passage 77 until the warm-up state of the shift section 38 reaches a predetermined state.

【0068】このように、起動直後のガスのバルブ2
4,25の開閉状態に関わらず、上流側の反応器の全体
が昇温する前に、バイパス流路を経由して下流側の反応
器に高温のガスを供給することとすればよい。これによ
って、暖機時間を短縮する効果を得ることができる。
In this way, the gas valve 2 immediately after startup
Regardless of the open / closed state of 4, 25, the high temperature gas may be supplied to the downstream reactor via the bypass passage before the temperature of the entire upstream reactor is raised. As a result, the effect of shortening the warm-up time can be obtained.

【0069】D5.第1実施例の変形例5:また、既述
した実施例では、第2反応部22がある程度昇温した後
は、バイパス流路77を用いないように制御したが、よ
り長い時間、例えば燃料電池システム10全体の暖機が
終了するまで、バイパス流路を用いることとしても良
い。このような場合には、燃料電池システム10の暖機
が終了したと判断されるまでは、温度センサ23の検出
温度が所定の温度を超えた後も、第2反応部22は伝熱
によって暖機が進行する。また、シフト部38に対して
は、第1反応部21だけを通過した高温のガスが供給さ
れ続ける。
D5. Modification 5 of First Embodiment: In the above-described embodiments, the bypass flow passage 77 is not used after the temperature of the second reaction section 22 is raised to some extent. The bypass flow path may be used until the entire battery system 10 is warmed up. In such a case, until it is determined that the warm-up of the fuel cell system 10 is completed, the second reaction unit 22 is heated by heat transfer even after the temperature detected by the temperature sensor 23 exceeds a predetermined temperature. The machine progresses. Further, the high temperature gas that has passed only the first reaction section 21 is continuously supplied to the shift section 38.

【0070】燃料電池システム10の暖機が終了するま
で、第1反応部21を通過したガスをバイパス流路77
に導く制御を行なう際の、触媒温度の変化の様子を、図
4(B)に示す。このような制御を行なう場合には、シ
フト部38の触媒温度は、徐々に昇温して、シフト部3
8の触媒温度が充分に高い活性を示す温度範囲(図中、
矢印で示した温度範囲)内の所定の温度に達すると安定
する。
Until the warm-up of the fuel cell system 10 is completed, the gas passing through the first reaction section 21 is bypassed by the bypass passage 77.
FIG. 4 (B) shows how the catalyst temperature changes when the control that leads to FIG. When such control is performed, the catalyst temperature of the shift unit 38 is gradually increased and the shift unit 3
The temperature range where the catalyst temperature of 8 shows a sufficiently high activity (in the figure,
It stabilizes when it reaches a predetermined temperature within the temperature range indicated by the arrow.

【0071】D6.第1実施例の変形例6:また、下流
側にバイパスされるガス量は、上流側の反応器に供給さ
れるガスの全量である必要はなく、少なくとも一部を経
由させることとすればよい。例えば、図2に示した第1
実施例の燃料電池システム10において、バルブ24と
バルブ25の開度を調節して、第1反応部21に供給さ
れたガスの一部は第2反応部22を経由することとし、
残りはバイパス流路77を経由することとしても良い。
上流側の反応器の全体が充分に昇温する前に、少なくと
も一部のガスをバイパスさせることによって、暖機時間
を短縮する効果を得ることができる。
D6. Modification 6 of the first embodiment: Further, the amount of gas bypassed to the downstream side does not have to be the total amount of the gas supplied to the reactor on the upstream side, and at least a part thereof may be passed. . For example, the first shown in FIG.
In the fuel cell system 10 of the embodiment, the opening degrees of the valves 24 and 25 are adjusted so that a part of the gas supplied to the first reaction section 21 passes through the second reaction section 22.
The rest may be passed through the bypass flow passage 77.
By bypassing at least a part of the gas before the temperature of the entire reactor on the upstream side is sufficiently raised, the effect of shortening the warm-up time can be obtained.

【0072】D7.第1実施例の変形例7:また、上流
側の反応器からバイパスさせるガス量は、一定とするの
ではなく、暖機の進行につれて変化させることとしても
良い。例えば、図2に示した第1実施例の燃料電池シス
テム10において、バルブ24,25の開度を、暖機の
進行状況に応じて増減することとしても良い。第2反応
部22の暖機が進行するのに応じて、バイパス流路77
を経由するガス量を増加させたり、逆に減少させる制御
を行なうこととしても良い。
D7. Variant 7 of the first embodiment: Further, the amount of gas bypassed from the upstream reactor may not be constant, but may be changed as the warm-up progresses. For example, in the fuel cell system 10 of the first embodiment shown in FIG. 2, the openings of the valves 24 and 25 may be increased or decreased according to the progress of warming up. As the warming-up of the second reaction section 22 progresses, the bypass passage 77
It is also possible to perform control to increase the amount of gas passing through or to decrease it.

【0073】D8.第1実施例の変形例8:既述した実
施例では、異なる種類の反応器間にバイパス路を設ける
こととしたが、内部が複数の反応部に分割された所定の
反応器内において、同様のバイパス路を設けることとし
ても良い。図9は、第1実施例の変形例としての改質器
236の構成を表わす説明図である。この改質器236
は、図1に示した燃料電池システム10と同様のシステ
ムにおいて、改質器36の代わりに備えられている。以
下の説明で、第1実施例の燃料電池システム10と共通
する部分には同じ参照番号を付し、詳しい説明は省略す
る。
D8. Modified Example 8 of First Embodiment: In the above-described embodiment, the bypass passage is provided between the different types of reactors, but the same applies in a predetermined reactor in which the inside is divided into a plurality of reaction parts. It is also possible to provide a bypass path of. FIG. 9 is an explanatory diagram showing the configuration of a reformer 236 as a modified example of the first embodiment. This reformer 236
Is provided in place of the reformer 36 in a system similar to the fuel cell system 10 shown in FIG. In the following description, the same parts as those of the fuel cell system 10 of the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0074】改質器236は、第1反応部221、第2
反応部222、第3反応部223を備えている。第1反
応部221〜第3反応部223は、改質器36における
第1反応部21,第2反応部22と同様に、改質触媒を
担持するハニカムを備えている。燃料ガス流路74から
改質器236に供給された混合気体は、第1反応部22
1、第2反応部222、第3反応部223の順に通過し
て、改質反応に供される。
The reformer 236 includes a first reaction section 221 and a second reaction section 221.
The reaction section 222 and the third reaction section 223 are provided. The first reaction section 221 to the third reaction section 223 are provided with a honeycomb carrying a reforming catalyst, similarly to the first reaction section 21 and the second reaction section 22 in the reformer 36. The mixed gas supplied from the fuel gas flow path 74 to the reformer 236 is the first reaction part 22.
After passing through the first reaction section 222, the second reaction section 222, and the third reaction section 223 in this order, the reforming reaction is performed.

【0075】また、第1反応部221と第2反応部22
2との間の空間と、第2反応部222と第3反応部22
3との間の空間を接続して、バイパス流路277が設け
られている。このバイパス流路277には、制御部60
によって駆動されるバルブ225が設けられている。バ
ルブ225を開状態とすることで、第1反応部221を
通過したガスの一部が、第2反応部222を経由させる
ことなく、第3反応部223に導かれる。
In addition, the first reaction section 221 and the second reaction section 22
2 and the second reaction section 222 and the third reaction section 22.
A bypass flow path 277 is provided to connect the space between the bypass flow path 277 and the space. The control unit 60 is provided in the bypass flow path 277.
A valve 225 driven by is provided. By opening the valve 225, a part of the gas that has passed through the first reaction section 221 is guided to the third reaction section 223 without passing through the second reaction section 222.

【0076】このような改質器236において、その暖
機時に、第1反応部221を通過したガスの一部がバイ
パス流路277を経由するようにバルブ225を制御す
れば、改質器236の暖機時間を短縮する効果を得るこ
とができる。すなわち、第1反応部221を通過した高
温のガスを、直接に第3反応部223に導けば、より早
く第3反応部223を昇温させることができ、結果的に
改質器236全体の暖機時間を短縮することができる。
なお、このとき第2反応部222は、第1反応部221
から供給されるガスによって昇温されると共に、先に昇
温している第1反応部221からの伝熱によっても昇温
される。
In such a reformer 236, when the valve 225 is controlled so that a part of the gas that has passed through the first reaction section 221 passes through the bypass flow passage 277 when warming up, the reformer 236. The effect of shortening the warm-up time can be obtained. That is, if the high-temperature gas that has passed through the first reaction section 221 is directly guided to the third reaction section 223, the temperature of the third reaction section 223 can be raised more quickly, and as a result, the reformer 236 as a whole can be heated. Warm-up time can be shortened.
At this time, the second reaction part 222 is
The temperature is raised by the gas supplied from the first reaction section 221 and is also raised by the heat transfer from the first reaction section 221 which has been previously raised.

【0077】E.第2実施例:図10は、第2実施例の
改質器336の構成を模式的に表わす説明図である。改
質器336は、図1に示した第1実施例の燃料電池シス
テム10と同様の燃料電池システムにおいて、改質器3
6に代えて配設されている。以下の説明で、第1実施例
の燃料電池システム10と共通する部分には同じ参照番
号を付し、詳しい説明は省略する。
E. Second Embodiment: FIG. 10 is an explanatory diagram schematically showing the configuration of a reformer 336 of the second embodiment. The reformer 336 is the same as the reformer 3 in the fuel cell system similar to the fuel cell system 10 of the first embodiment shown in FIG.
6 is provided instead. In the following description, the same parts as those of the fuel cell system 10 of the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0078】改質器336は、第1反応部321、第2
反応部222、第3反応部323を備えている。第1反
応部321〜第3反応部323は、改質器36における
第1反応部21,第2反応部22と同様に、改質触媒を
担持するハニカムを備えている。燃料ガス流路74から
改質器336に供給された混合気体は、第1反応部32
1、第2反応部322、第3反応部323の順に通過し
て、改質反応に供される。また、第1反応部321〜第
3反応部323には、各反応部の内部温度として触媒温
度を検出する温度センサ86〜88が、それぞれの反応
部に設けられている。温度センサ86〜88の検出信号
は、制御部60に入力される。
The reformer 336 includes a first reaction section 321 and a second reaction section 321.
The reaction section 222 and the third reaction section 323 are provided. The first reaction section 321 to the third reaction section 323 are each provided with a honeycomb carrying a reforming catalyst, like the first reaction section 21 and the second reaction section 22 in the reformer 36. The mixed gas supplied from the fuel gas flow path 74 to the reformer 336 is the first reaction section 32.
It passes through the first reaction section 322, the third reaction section 322, and the third reaction section 323 in this order, and is used for the reforming reaction. Further, in the first reaction section 321 to the third reaction section 323, temperature sensors 86 to 88 for detecting the catalyst temperature as the internal temperature of each reaction section are provided in each reaction section. The detection signals of the temperature sensors 86 to 88 are input to the control unit 60.

【0079】また、改質器336は、第1反応部321
〜第3反応部323と、これらを収納する収納ケース8
9との間に、ガスが流通可能となる空間であるバイパス
部85を有している。このバイパス部85には、制御部
60によって駆動される弁81,82,83が設けられ
ている。弁81の開度を調節することによって、燃料ガ
ス流路74から供給されるた混合気体の全量が第1反応
部321に供給される状態にしたり、混合気体の一部を
バイパス部85内に導く状態にしたりすることができ
る。弁82の開度を調節することによって、バイパス部
85内を上流側から流れてきた混合気体のうち、第2反
応部322内に導くガス量と、バイパス部85内をさら
に下流側に導くガス量とを調節することができる。弁8
3の開度を調節することによって、バイパス部85内を
上流側から流れてきた混合気体を、第3反応部323内
に導くことができる。
Further, the reformer 336 includes the first reaction section 321.
-The 3rd reaction part 323 and the storage case 8 which stores these
A bypass portion 85, which is a space through which gas can flow, is provided between the bypass portion 85 and the gas. The bypass section 85 is provided with valves 81, 82, 83 driven by the control section 60. By adjusting the opening degree of the valve 81, the entire amount of the mixed gas supplied from the fuel gas flow path 74 is made to be supplied to the first reaction section 321, or a part of the mixed gas is supplied to the bypass section 85. It can be put in a leading state. By adjusting the opening degree of the valve 82, of the mixed gas flowing from the upstream side in the bypass section 85, the amount of gas introduced into the second reaction section 322 and the gas introduced into the bypass section 85 further downstream. The quantity and can be adjusted. Valve 8
By adjusting the opening of No. 3, the mixed gas flowing from the upstream side in the bypass section 85 can be introduced into the third reaction section 323.

【0080】図11は、改質器336を備える燃料電池
システムの起動時に制御部60が実行する混合気体流路
制御処理ルーチンを表わすフローチャートである。本ル
ーチンは、燃料電池システムが起動されると共に実行さ
れる。本ルーチンが開始されると、制御部60は、弁8
1に駆動信号を出力して、改質器336に供給される混
合気体の全量が第1反応部321に供給される状態にす
る(ステップS300)。これによって、燃料ガス流路
74を介して蒸発器34から高温の混合気体が供給され
るようになるため、第1反応部321では、上流側から
次第に昇温し、触媒の昇温と共に改質反応が次第に進行
するようになる。触媒が昇温して酸化反応が行なわれる
ことにより、第1反応部321の暖機がさらに進行す
る。なお、このとき第2反応部322や第3反応部32
3は、第1反応部321と熱交換して降温したガスが供
給されるため、より緩やかに触媒温度が上昇を始める。
FIG. 11 is a flow chart showing a mixed gas flow path control processing routine executed by the control unit 60 when the fuel cell system including the reformer 336 is started up. This routine is executed when the fuel cell system is started. When this routine is started, the control unit 60 causes the valve 8
The drive signal is output to 1 so that the entire amount of the mixed gas supplied to the reformer 336 is supplied to the first reaction unit 321 (step S300). As a result, the high-temperature mixed gas is supplied from the evaporator 34 via the fuel gas flow path 74, so that the temperature in the first reaction section 321 gradually rises from the upstream side and the temperature of the catalyst rises and the reforming occurs. The reaction gradually proceeds. As the temperature of the catalyst rises and the oxidation reaction is performed, the warm-up of the first reaction section 321 further progresses. At this time, the second reaction section 322 and the third reaction section 32
In No. 3, the gas whose temperature has been lowered by exchanging heat with the first reaction section 321 is supplied, so that the catalyst temperature starts to rise more gradually.

【0081】次に、温度センサ86の検出信号を入力す
ることによって、第1反応部321の触媒温度T3 を入
力する(ステップS310)。その後、この触媒温度T
3 と、予め設定しておいた所定の基準温度TC とを比較
する(ステップS320)。ここで、所定の基準温度T
C とは、第1反応部321において、蒸発器34から充
分に温度が高い混合気体が供給されたときに、充分な活
性で改質反応を進行することができるような触媒温度と
して、予め設定しておいた温度である。
Next, by inputting the detection signal of the temperature sensor 86, the catalyst temperature T 3 of the first reaction section 321 is input (step S310). Then, this catalyst temperature T
3 is compared with a predetermined reference temperature T C set in advance (step S320). Here, the predetermined reference temperature T
C is preset as a catalyst temperature that allows the reforming reaction to proceed with sufficient activity in the first reaction section 321 when a gas mixture having a sufficiently high temperature is supplied from the evaporator 34. It is the temperature that I set.

【0082】ステップS320において、触媒温度T3
が基準温度TC 以下であると判断されるときには、ステ
ップS310に戻って触媒温度T3 を入力し直す。この
ように、ステップS320において触媒温度T3 が基準
温度TC を超えたと判断されるまで、触媒温度T3 の読
み込みと、基準温度TC との比較の動作を繰り返す。
In step S320, the catalyst temperature T 3
When it is determined that is equal to or lower than the reference temperature T C , the process returns to step S310 and the catalyst temperature T 3 is input again. Thus, in step S320 until the catalyst temperature T 3 is determined to have exceeded the reference temperature T C, is repeated and loading of the catalyst temperature T 3, the operation of the comparison between the reference temperature T C.

【0083】ステップS320において、触媒温度T3
が基準温度TC を超えたと判断すると、改質器336に
供給される混合気体の一部が、バイパス部85を経由し
て第2反応部322に導かれるように、弁81および弁
82を駆動する(ステップS330)。これによって、
第2反応部322には、第1反応部321において改質
反応に供されていない混合気体が供給されるようにな
り、この混合気体を利用して、第2反応部322では酸
化反応が行なわれるようになる。このような反応で生じ
る熱によって、第2反応部322の暖機が進行する。な
お、このとき第1反応部321では、残りの混合気体が
供給されることで酸化反応が進行を続け、さらに触媒温
度は上昇する。これによって、第1反応部321から第
2反応部322に供給されるガスの温度も上昇するた
め、このガスによっても、第2反応部322は加熱され
る。
In step S320, the catalyst temperature T 3
When it is determined that the temperature exceeds the reference temperature T C , the valves 81 and 82 are set so that a part of the mixed gas supplied to the reformer 336 is guided to the second reaction section 322 via the bypass section 85. It drives (step S330). by this,
A mixed gas that has not been subjected to the reforming reaction in the first reaction section 321 is supplied to the second reaction section 322, and an oxidation reaction is performed in the second reaction section 322 using this mixed gas. Will be Due to the heat generated by such a reaction, warm-up of the second reaction section 322 proceeds. At this time, in the first reaction section 321, the remaining mixed gas is supplied so that the oxidation reaction continues to proceed and the catalyst temperature further rises. As a result, the temperature of the gas supplied from the first reaction section 321 to the second reaction section 322 also rises, so the second reaction section 322 is also heated by this gas.

【0084】次に、温度センサ87の検出信号を入力す
ることによって、第2反応部322の触媒温度T4 を入
力する(ステップS340)。その後、この触媒温度T
4 と、予め設定しておいた所定の基準温度TD とを比較
する(ステップS350)。ここで、所定の基準温度T
D とは、第2反応部322において、充分な活性で改質
反応を進行することができるような触媒温度として、予
め設定しておいた温度である。
Next, by inputting the detection signal of the temperature sensor 87, the catalyst temperature T 4 of the second reaction section 322 is input (step S340). Then, this catalyst temperature T
4 is compared with a predetermined reference temperature T D set in advance (step S350). Here, the predetermined reference temperature T
D is a temperature set in advance as a catalyst temperature that allows the reforming reaction to proceed with sufficient activity in the second reaction section 322.

【0085】ステップS250において、触媒温度T4
が基準温度TD 以下であると判断されるときには、ステ
ップS340に戻って触媒温度T4 を入力し直す。この
ように、ステップS340において触媒温度T4 が基準
温度TD を超えたと判断されるまで、触媒温度T4 の読
み込みと、基準温度TD との比較の動作を繰り返す。
In step S250, the catalyst temperature T 4
When it is determined that is equal to or lower than the reference temperature T D , the process returns to step S340 and the catalyst temperature T 4 is input again. Thus, in step S340 until the catalyst temperature T 4 is determined to have exceeded the reference temperature T D, is repeated and loading of the catalyst temperature T 4, the operation of the comparison between the reference temperature T D.

【0086】ステップS350において、触媒温度T4
が基準温度TD を超えたと判断すると、改質器336に
供給される混合気体の一部が、バイパス部85を経由し
て、第2反応部322に加えて第3反応部323にも導
かれるように、弁81,82,83を駆動する(ステッ
プS360)。これによって、第3反応部323には、
第1反応部321および第2反応部322において改質
反応に供されていない混合気体が供給されるようにな
り、この混合気体を利用して、第3反応部323では酸
化反応が行なわれるようになる。このような反応で生じ
る熱によって、第3反応部323の暖機はさらに進行す
る。
In step S350, the catalyst temperature T 4
When it is determined that the temperature exceeds the reference temperature T D , a part of the mixed gas supplied to the reformer 336 is introduced to the third reaction section 323 in addition to the second reaction section 322 via the bypass section 85. As described above, the valves 81, 82 and 83 are driven (step S360). As a result, the third reaction section 323 has
The mixed gas that has not been used for the reforming reaction is supplied to the first reaction section 321 and the second reaction section 322, and the oxidation reaction is performed in the third reaction section 323 using this mixed gas. become. The heat generated by such a reaction further warms up the third reaction section 323.

【0087】次に、改質器336の暖機運転が終了かど
うかを判断する(ステップS370)。改質器336の
暖機運転の終了は、例えば、温度センサ88が検出する
第3反応部323の触媒温度が、定常運転を行なう条件
下で支障なく反応が進行する温度となることによって判
断することができる。ステップS370において改質器
336の暖機運転が終了したと判断されると、改質器3
36に供給される混合気体の全量が第1反応部321に
導かれるように、弁81を駆動して(ステップS38
0)、本ルーチンを終了する。
Next, it is determined whether or not the warm-up operation of the reformer 336 is completed (step S370). The completion of the warm-up operation of the reformer 336 is determined by, for example, the catalyst temperature of the third reaction section 323 detected by the temperature sensor 88 becoming a temperature at which the reaction proceeds without any problem under the condition of performing the steady operation. be able to. When it is determined in step S370 that the warm-up operation of the reformer 336 has ended, the reformer 3
The valve 81 is driven so that the total amount of the mixed gas supplied to 36 is guided to the first reaction section 321 (step S38).
0), this routine ends.

【0088】以上のように構成された第2実施例の改質
器336によれば、バイパス部85を経由させることに
よって、改質反応に供されていない未反応の混合気体
を、下流側に配設された第2反応部322や第3反応部
323に供給している。これによって、改質器336の
暖機運転中に、第2反応部322や第3反応部323に
おいても酸化反応を進行させることができ、第2反応部
322や第3反応部323の暖機を促進して、改質器3
36全体の暖機時間を短縮することができる。
According to the reformer 336 of the second embodiment configured as described above, the unreacted mixed gas that has not been subjected to the reforming reaction is caused to flow to the downstream side by passing through the bypass section 85. It is supplied to the arranged second reaction section 322 and third reaction section 323. As a result, during the warm-up operation of the reformer 336, the oxidation reaction can proceed even in the second reaction section 322 and the third reaction section 323, and the second reaction section 322 and the third reaction section 323 are warmed up. And reformer 3
The warm-up time of the entire 36 can be shortened.

【0089】これに対して、バイパス部85を用いる制
御を行なわない場合には、暖機運転中に、第2反応部3
22や第3反応部323において酸化反応を進行させる
ことができない。なぜなら、通常の暖機運転時には、既
述したように、改質器が処理可能な改質燃料の量に比べ
てはるかに少ない量の改質燃料しか供給されない。した
がって、第1反応部321の触媒温度がある程度昇温す
ると、改質器336に供給された混合気体の全量が第1
反応部321に導かれる場合には、混合気体中の改質燃
料のほとんどは、第1反応部321における改質反応で
消費されてしまう。そのため、第2反応部322および
第3反応部323の暖機は、第1反応部321側から供
給されるガスの有する熱と、伝熱に依存することとな
り、長い時間を要してしまう。バイパス部85を用いる
上記制御を行なうことで、第2反応部322および第3
反応部323でも発熱反応を行なわせ、改質器336全
体の暖機を促進することができる。
On the other hand, when the control using the bypass section 85 is not performed, the second reaction section 3 is not operated during the warm-up operation.
The oxidation reaction cannot proceed in 22 or the third reaction section 323. This is because, during the normal warm-up operation, as described above, the reformer is supplied with a much smaller amount of the reformed fuel than the reformable fuel that can be processed. Therefore, when the catalyst temperature of the first reaction section 321 rises to some extent, the total amount of the mixed gas supplied to the reformer 336 becomes the first amount.
When guided to the reaction section 321, most of the reformed fuel in the mixed gas is consumed by the reforming reaction in the first reaction section 321. Therefore, the warm-up of the second reaction section 322 and the third reaction section 323 depends on the heat of the gas supplied from the first reaction section 321 and the heat transfer, which requires a long time. By performing the above control using the bypass section 85, the second reaction section 322 and the third reaction section 322
The reaction section 323 can also cause an exothermic reaction to accelerate the warm-up of the entire reformer 336.

【0090】なお、上記制御を行なう際には、例えば、
第1反応部321の温度を充分に高く維持可能な程度に
第1反応部321で酸化反応が進行し続けるように、第
1反応部321に供給する混合気体量を確保すればよ
い。そして、過剰となる混合気体をバイパス部85を経
由して下流の反応部に供給すれば、上流側から暖機を進
行させつつ、下流部においても発熱反応を行なわせ、効
率よく暖機を行なうことができる。
When performing the above control, for example,
The amount of the mixed gas supplied to the first reaction section 321 may be secured so that the oxidation reaction continues to proceed in the first reaction section 321 to the extent that the temperature of the first reaction section 321 can be maintained sufficiently high. Then, if the excess mixed gas is supplied to the downstream reaction section via the bypass section 85, the exothermic reaction is performed in the downstream section while the warm-up is proceeding from the upstream side, and the warm-up is efficiently performed. be able to.

【0091】上記第2実施例では、バイパス部85を、
第1反応部321ないし第3反応部323を覆う空間と
して形成した。このような空間を設けることによって、
各反応部の放熱を抑えることができる。したがって、バ
イパス部85を設けることで、定常運転時には、改質器
336における熱効率を向上させることができるという
効果を得ることができる。
In the second embodiment, the bypass section 85 is
It was formed as a space covering the first reaction part 321 to the third reaction part 323. By providing such a space,
It is possible to suppress heat dissipation from each reaction part. Therefore, by providing the bypass portion 85, it is possible to obtain the effect that the thermal efficiency in the reformer 336 can be improved during steady operation.

【0092】F.第2実施例の変形例:さらに、上記実
施例について、以下のような変形が可能である。
F. Modification of Second Embodiment: Furthermore, the following modifications can be made to the above embodiment.

【0093】D1.第2実施例の変形例1:第2実施例
では、第1反応部321を経由することなく第2反応部
322や第3反応部323に混合気体を供給するため
に、バイパス部85を設けたが、異なる構成とすること
もできる。例えば、既述したバイパス流路77および1
77のように、第1ないし第3反応部を収納する収納ケ
ースの外側に、改質器336の入口部と下流側に配設さ
れた反応部とを接続するバイパス流路を設けることとし
ても良い。
D1. Modified Example 1 of Second Embodiment In the second embodiment, a bypass section 85 is provided in order to supply the mixed gas to the second reaction section 322 and the third reaction section 323 without passing through the first reaction section 321. However, different configurations are possible. For example, the bypass channels 77 and 1 described above
Like 77, a bypass flow path may be provided outside the storage case that stores the first to third reaction units, which connects the inlet of the reformer 336 and the reaction unit disposed on the downstream side. good.

【0094】D2.第2実施例の変形例2:図11に示
したステップS320やステップS350において、各
反応部の暖機状態を判断する際に用いる基準温度は、充
分な活性で改質反応を進行可能となる触媒温度とした
が、この温度は定常運転時の触媒温度よりも低く設定す
ることとしても良い。例えば、ガソリンを改質燃料とし
て用いる改質器336では、定常運転時には、各反応部
が備える触媒の温度は600℃以上となるように制御さ
れる。しかしながら、触媒温度が600℃未満であって
も、酸化反応はある程度の活性で進行することができ
る。そこで、上記基準温度を、600℃よりも低い温度
に設定することとしても良い。
D2. Modification 2 of the second embodiment: In step S320 and step S350 shown in FIG. 11, the reference temperature used when determining the warm-up state of each reaction part is sufficient to allow the reforming reaction to proceed. Although the catalyst temperature is used, this temperature may be set lower than the catalyst temperature during steady operation. For example, in the reformer 336 that uses gasoline as the reforming fuel, the temperature of the catalyst included in each reaction unit is controlled to be 600 ° C. or higher during steady operation. However, even if the catalyst temperature is lower than 600 ° C., the oxidation reaction can proceed with some activity. Therefore, the reference temperature may be set to a temperature lower than 600 ° C.

【0095】なお、改質器336の暖機運転時に、改質
器336内において部分的に温度が低い箇所があると、
改質器336内を通過するガスは所定量の水蒸気を含有
するため、その温度が低い場所で水が凝縮するおそれが
ある。水が凝縮すると、凝縮水が触媒表面を覆って反応
を妨げたり、凝縮水を気化させるのに熱を要したりし
て、暖機完了を遅らせる原因となる。そのため、上記6
00℃未満であっても、100℃よりも充分に高く酸化
反応がある程度の活性で進行可能な温度となるように上
記基準温度を設定することで、改質器336全体で凝縮
水が生じるのを防止することができる。
During the warm-up operation of the reformer 336, if there is a part where the temperature is low in the reformer 336,
Since the gas passing through the reformer 336 contains a predetermined amount of water vapor, water may condense in a place where the temperature is low. When the water is condensed, the condensed water covers the surface of the catalyst to hinder the reaction, or heat is required to vaporize the condensed water, which causes the completion of warming up to be delayed. Therefore, the above 6
Even if the temperature is lower than 00 ° C., condensed water is generated in the entire reformer 336 by setting the above-mentioned reference temperature so that the oxidation reaction is sufficiently higher than 100 ° C. and can proceed with a certain degree of activity. Can be prevented.

【0096】D3.第2実施例の変形例3:弁81,8
2,83の開閉状態の制御については、さらに種々の変
形が可能である。例えば、図11では、ステップS35
0において触媒温度T4 が基準温度TD を超えた後も、
バイパス部85を介して第2反応部322に混合気体を
供給し続けることとした。これに対して、触媒温度T4
が基準温度TD を超えた後は、第2反応部322には混
合気体を供給せず、第1反応部321と第3反応部32
3にだけ混合気体を供給することとしても良い。このよ
うな場合には、以後の工程では、第1反応部321から
供給されるガスの有する熱と伝熱とによって、第2反応
部322の暖機が行なわれる。
D3. Modification 3 of the second embodiment: valves 81, 8
Various modifications can be made to the control of the open / closed states of Nos. 2,83. For example, in FIG. 11, step S35
Even after the catalyst temperature T 4 exceeds the reference temperature T D at 0,
It was decided to continue supplying the mixed gas to the second reaction section 322 via the bypass section 85. On the other hand, the catalyst temperature T 4
After the temperature exceeds the reference temperature T D , the mixed gas is not supplied to the second reaction section 322, and the first reaction section 321 and the third reaction section 32 are not supplied.
The mixed gas may be supplied only to 3. In such a case, in the subsequent steps, the second reaction section 322 is warmed up by the heat and heat transfer of the gas supplied from the first reaction section 321.

【0097】また、図11では、ステップS370にお
いて改質器336の暖機運転が終了したと判断される
と、混合気体をバイパス部85に導くのを止めたが、燃
料電池システム全体の暖機運転中は、バイパス部85を
用いることとしても良い。すなわち、定常運転を開始す
るまで、バイパス部85を用いて下流側の反応部に混合
気体を供給することとしても良い。
Further, in FIG. 11, when it is determined in step S370 that the warm-up operation of the reformer 336 has been completed, the introduction of the mixed gas to the bypass section 85 is stopped, but the warm-up of the entire fuel cell system is stopped. The bypass unit 85 may be used during operation. That is, the mixed gas may be supplied to the reaction section on the downstream side by using the bypass section 85 until the steady operation is started.

【0098】D4.第2実施例の変形例4:第2実施例
では、複数の反応部(第1反応部321ないし第3反応
部323)を有する改質器の暖機について説明したが、
このような暖機方法は、蒸発器、シフト部、CO選択酸
化部などの他種の反応器にも適用可能である。図10に
示した改質器336と同様に、直列に接続された複数の
反応部と、上流側の反応部を経由せずに下流側にガスを
導くバイパス流路を備えるならば、同様の制御が可能で
ある。下流側の反応部が充分に昇温する前に、未反応の
ガスをバイパス流路を介して供給し、下流側の反応部で
発熱反応を進行させることで、反応器全体の暖機時間を
短縮することができる。改質器やCO選択酸化部のよう
に酸化反応が進行する反応器は、シフト部のように平衡
反応が進行する反応器に比べて、発熱反応で生じる熱を
利用して暖機を促進する効果がより大きく得られる。
D4. Modification 4 of Second Embodiment: In the second embodiment, the warm-up of the reformer having a plurality of reaction parts (first reaction part 321 to third reaction part 323) has been described.
Such a warm-up method can be applied to other types of reactors such as an evaporator, a shift section, and a CO selective oxidation section. Similar to the reformer 336 shown in FIG. 10, if a plurality of reaction parts connected in series and a bypass flow path for guiding gas to the downstream side without passing through the reaction part on the upstream side are provided, the same effect can be obtained. It can be controlled. Before the temperature of the reaction section on the downstream side rises sufficiently, unreacted gas is supplied through the bypass flow path to allow the exothermic reaction to proceed in the reaction section on the downstream side, thereby increasing the warm-up time of the entire reactor It can be shortened. A reactor in which an oxidation reaction proceeds, such as a reformer or a CO selective oxidation unit, uses heat generated by an exothermic reaction to accelerate warming, as compared with a reactor in which an equilibrium reaction proceeds, such as a shift unit. Greater effect can be obtained.

【0099】G.その他の変形例:なお、この発明は上
記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要
旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施す
ることが可能であり、例えば次のような変形も可能であ
る。
G. Other Modifications: The present invention is not limited to the above-described embodiments and embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the scope of the invention. For example, the following modifications are also possible. It is possible.

【0100】G1.変形例1:既述した第1および第2
実施例では、各反応器、あるいは所定の反応器内を複数
に分割して形成した反応部において、その暖機の進行状
態は、温度を検出することによって判断したが、異なる
方法で判断しても良い。例えば、図2に示した第1実施
例の燃料電池システム10において、シフト部38の暖
機状態を判断するために、流路76において、一酸化炭
素濃度センサを設けることとしても良い。シフト部38
が備える触媒が昇温して、シフト反応が充分な活性で進
行するようになると、シフト部38から排出されるガス
中の一酸化炭素濃度が低下するため、一酸化炭素濃度を
検出することによって暖機の状態を判断することができ
る。同様に、改質器や改質器が備える反応部の暖機状態
を判断するためには、改質器や改質器が備える反応部か
ら排出されるガス中の水素濃度を検出する水素濃度セン
サを設けることとしても良い。
G1. Modification 1: First and second described above
In the examples, in each reactor, or in the reaction part formed by dividing the inside of a predetermined reactor into a plurality of parts, the progress state of the warm-up was judged by detecting the temperature, but it was judged by different methods. Is also good. For example, in the fuel cell system 10 of the first embodiment shown in FIG. 2, a carbon monoxide concentration sensor may be provided in the flow path 76 in order to determine the warm-up state of the shift section 38. Shift unit 38
When the temperature of the catalyst included in the shift temperature rises and the shift reaction proceeds with sufficient activity, the concentration of carbon monoxide in the gas discharged from the shift unit 38 decreases. Therefore, by detecting the concentration of carbon monoxide, It is possible to judge the warm-up state. Similarly, in order to determine the warm-up state of the reformer or the reaction section of the reformer, the hydrogen concentration in the gas discharged from the reformer or the reaction section of the reformer is detected. A sensor may be provided.

【0101】また、暖機の進行状態は、温度やガス中の
所定成分など、触媒の状態を直接反映する値を測定する
以外の方法によって判断することも可能である。例え
ば、燃料電池システムを動作させる環境が一定の温度範
囲である場合には、燃料電池システムの起動後の経過時
間に基づいて、暖機の進行状態を判断することとしても
良い。
The progress of warm-up can also be determined by a method other than measuring a value that directly reflects the state of the catalyst, such as temperature or a predetermined component in gas. For example, when the environment for operating the fuel cell system is within a certain temperature range, the progress of warming up may be determined based on the elapsed time after the fuel cell system is started.

【0102】G2.変形例2:また、燃料電池システム
の起動時に暖機運転を行なう際には、反応器内におい
て、定常運転を行なうときとは異なる反応を行なわせる
こととしても良い。例えば、既述した実施例の改質器
は、定常運転時には水蒸気改質反応と部分酸化反応とを
進行することとしたが、暖機中は、部分酸化反応の割合
をより大きくする、あるいは、部分酸化反応に代えて完
全酸化反応を進行させることとしても良い。図1に示し
たブロワ53によって改質器に供給する空気量の割合を
大きくすることで、このような反応を行なわせることが
できる。これによって、改質器においては、酸化反応が
より活発に進行するようになり、改質器における発熱量
を増加させ、暖機を促進することができる。
G2. Modification 2: In addition, when the warm-up operation is performed at the time of starting the fuel cell system, a reaction different from that in the steady operation may be performed in the reactor. For example, in the reformer of the above-described embodiment, the steam reforming reaction and the partial oxidation reaction proceed during the steady operation, but during warming up, the ratio of the partial oxidation reaction is increased, or Instead of the partial oxidation reaction, a complete oxidation reaction may be allowed to proceed. Such a reaction can be performed by increasing the ratio of the amount of air supplied to the reformer by the blower 53 shown in FIG. As a result, in the reformer, the oxidation reaction can proceed more actively, the amount of heat generated in the reformer can be increased, and the warm-up can be promoted.

【0103】G3.変形例3:既述した実施例では、各
反応器(反応部)は、触媒を担持したハニカムを備える
こととしたが、異なる構成としても良い。例えば、各触
媒をペレット上に担持させ、あるいは触媒をペレット状
に成形し、各反応器(反応部)には、このようなペレッ
トを充填することとしても良い。このような場合には、
ペレットを充填した反応器(反応部)において、定常運
転時にガスが排出される出口部よりも上流側の部位と、
この反応器(反応部)よりも下流側に配設される反応器
(反応部)とを接続するバイパス流路を設けることとす
る。
G3. Modification 3: In the above-described embodiments, each reactor (reaction part) is provided with a honeycomb carrying a catalyst, but may have a different configuration. For example, each catalyst may be supported on pellets, or the catalyst may be molded into pellets, and each reactor (reaction part) may be filled with such pellets. In such cases,
In the reactor filled with pellets (reaction part), a part upstream of the outlet from which gas is discharged during steady operation,
A bypass flow path that connects the reactor (reaction part) disposed on the downstream side of the reactor (reaction part) is provided.

【0104】G4.変形例4:燃料電池システムにおい
ては、さらに種々の変形が可能である。改質燃料として
は、既述したガソリン等の液体炭化水素や、天然ガス等
の気体炭化水素、あるいは、メタノールなどのアルコー
ルやアルデヒド類など、改質反応によって水素を生成可
能な種々の炭化水素系燃料を選択することができる。用
いる改質燃料に応じて、改質触媒の種類や改質温度、あ
るいは、ガスをバイパスさせる制御を行なう際の基準と
なる触媒温度を、適宜設定すればよい。また、本発明を
適用する燃料電池システムが備える燃料電池としては、
固体高分子型燃料電池以外であっても、改質ガスを利用
して電気化学反応を行なうものであればよい。
G4. Modification 4: The fuel cell system can be further modified in various ways. Examples of the reforming fuel include liquid hydrocarbons such as gasoline described above, gaseous hydrocarbons such as natural gas, alcohols such as methanol and aldehydes, and various hydrocarbon-based hydrocarbons capable of generating hydrogen by a reforming reaction. Fuel can be selected. Depending on the reforming fuel used, the type and reforming temperature of the reforming catalyst, or the catalyst temperature serving as a reference when performing control to bypass the gas may be set appropriately. Further, as the fuel cell included in the fuel cell system to which the present invention is applied,
Other than the polymer electrolyte fuel cell, any material may be used as long as it performs the electrochemical reaction using the reformed gas.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】燃料電池システム10の構成を表わす説明図で
ある。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of a fuel cell system 10.

【図2】改質器36とシフト部38との接続の様子をさ
らに詳しく示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing in more detail the state of connection between a reformer and a shift unit.

【図3】燃料電池システム10の起動時に実行される改
質ガス流路制御処理ルーチンを表わすフローチャートで
ある。
FIG. 3 is a flowchart showing a reformed gas flow path control processing routine executed when the fuel cell system 10 is started up.

【図4】暖機運転時に、シフト触媒の温度が上昇する様
子を表わす説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing how the temperature of the shift catalyst rises during warm-up operation.

【図5】第1実施例の変形例としての改質器136およ
びこれに接続するバイパス流路177,178の様子を
表わす説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing states of a reformer 136 and bypass passages 177 and 178 connected to the reformer 136 as a modified example of the first embodiment.

【図6】隣接する反応器間にバイパス路を設けた様子を
表わす説明図である。
FIG. 6 is an explanatory view showing a state in which a bypass passage is provided between adjacent reactors.

【図7】第1反応部21と第2反応部22との間の空間
と、流路76とを接続して、バイパス流路277を設け
た様子を示す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a state in which a space between the first reaction section 21 and the second reaction section 22 is connected to a flow path 76 to provide a bypass flow path 277.

【図8】改質ガス流路制御処理ルーチンを表わすフロー
チャートである。
FIG. 8 is a flowchart showing a reformed gas flow path control processing routine.

【図9】第1実施例の変形例としての改質器236の構
成を表わす説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a configuration of a reformer 236 as a modified example of the first embodiment.

【図10】第2実施例の改質器336の構成を表わす説
明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a configuration of a reformer 336 according to a second embodiment.

【図11】混合気体流路制御処理ルーチンを表わすフロ
ーチャートである。
FIG. 11 is a flowchart showing a mixed gas flow path control processing routine.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…燃料電池システム 21…第1反応部 22…第2反応部 23…温度センサ 24,25,125,126,225…バルブ 30…改質燃料タンク 32…水タンク 34…蒸発器 36,136,236,336…改質器 38…シフト部 39…CO選択酸化部 40…燃料電池 42…ブロワ 43…酸化ガス流路 50…加熱部 52,53,54…ブロワ 56,57,58…ポンプ 60…制御部 62…入出力ポート 64…CPU 66…ROM 68…RAM 70…燃料流路 71…分岐路 72…水流路 73…燃料流路 74…燃料ガス流路 75…ガス流路 76…流路 77,177,277…バイパス流路 78…燃料ガス流路 79…アノード排ガス路 81,82,83…弁 85…バイパス部 86〜88…温度センサ 89…収納ケース 121,221,321…第1反応部 122,222,322…第2反応部 123,223,333…第3反応部 178…バイパス流路 10 ... Fuel cell system 21 ... First reaction part 22 ... Second reaction part 23 ... Temperature sensor 24, 25, 125, 126, 225 ... Valve 30 ... Reforming fuel tank 32 ... Water tank 34 ... Evaporator 36, 136, 236, 336 ... Reformer 38 ... shift part 39 ... CO selective oxidation unit 40 ... Fuel cell 42 ... Blower 43 ... Oxidizing gas flow path 50 ... Heating section 52, 53, 54 ... Blower 56, 57, 58 ... Pump 60 ... Control unit 62 ... I / O port 64 ... CPU 66 ... ROM 68 ... RAM 70 ... Fuel flow path 71 ... Fork road 72 ... Water flow path 73 ... Fuel flow path 74 ... Fuel gas flow path 75 ... Gas flow path 76 ... Channel 77, 177, 277 ... Bypass channel 78 ... Fuel gas flow path 79 ... Anode exhaust gas passage 81, 82, 83 ... Valve 85 ... Bypass section 86-88 ... Temperature sensor 89 ... Storage case 121, 221, 321 ... First reaction part 122, 222, 322 ... Second reaction section 123, 223, 333 ... Third reaction section 178 ... Bypass channel

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 炭化水素系燃料を改質して水素リッチガ
スを生成する燃料改質装置であって、 前記水素リッチガスの生成に関わる反応を促進する触媒
を備えると共に、第1のガス流入口と、第1のガス流出
口と、前記第1のガス流入口と第1のガス流出口との間
に設けられたバイパスガス流出口と、を有する第1の反
応部と、 前記水素リッチガスの生成に関わる反応を促進する触媒
を備えると共に、前記第1の反応部を経由したガスが供
給される第2のガス流入口と、第2のガス流出口と、を
有する第2の反応部と、 前記バイパスガス流出口と、前記第2のガス流入口とを
接続するバイパス流路と、 前記第2の反応部における暖機状態を判断する暖機状態
判断部と、 前記暖機状態判断部によって前記暖機状態が所定の状態
に達したと判断されるまでの間、前記第1の反応部に導
入されたガスの少なくとも一部が、前記バイパス流路を
介して前記第2の反応部に供給されるように、ガスの流
路を切り替える流路切り替え部とを備える燃料改質装
置。
1. A fuel reformer for reforming a hydrocarbon fuel to produce a hydrogen-rich gas, comprising a catalyst for promoting a reaction relating to the production of the hydrogen-rich gas, and a first gas inlet port. A first reaction part having a first gas outlet and a bypass gas outlet provided between the first gas inlet and the first gas outlet, and the production of the hydrogen-rich gas A second reaction part including a second gas inflow port to which the gas is supplied via the first reaction part, and a second gas outflow port, the second reaction part being provided with a catalyst for promoting the reaction relating to By a bypass flow path connecting the bypass gas outlet and the second gas inlet, a warm-up state determination unit that determines a warm-up state in the second reaction unit, and a warm-up state determination unit It is judged that the warm-up state has reached a predetermined state. Until then, at least a part of the gas introduced into the first reaction part is supplied to the second reaction part through the bypass flow path so that the gas flow path is switched. A fuel reformer comprising a switching unit.
【請求項2】 請求項1記載の燃料改質装置において、 前記第1の反応部は、改質反応を促進する改質触媒を備
える改質部である燃料電池改質装置。
2. The fuel reformer according to claim 1, wherein the first reaction section is a reforming section including a reforming catalyst that promotes a reforming reaction.
【請求項3】 請求項1記載の燃料改質装置において、 前記第1の反応部は、一酸化炭素と水蒸気とから水素と
二酸化炭素とを生成するシフト反応を促進するシフト触
媒を備えるシフト部である燃料改質装置。
3. The fuel reformer according to claim 1, wherein the first reaction section includes a shift catalyst that promotes a shift reaction that produces hydrogen and carbon dioxide from carbon monoxide and water vapor. Is a fuel reformer.
【請求項4】 炭化水素系燃料を改質して水素リッチガ
スを生成する燃料改質装置であって、 上流側から順次ガスが通過するように直列に接続される
複数の反応部を備え、各々の前記反応部内に、前記水素
リッチガスの生成に関わる反応であって発熱を伴う反応
を促進する触媒を収容する反応器と、 前記反応器に供給されるガスの一部を、前記複数の反応
部のうちの最も上流に配設された反応部を通過させるこ
となく、該最も上流に配設された反応部以外の下流側の
反応部に導くバイパス流路と、 前記下流側の反応部における暖機状態を判断する暖機状
態判断部と、 前記暖機状態判断部によって前記暖機状態が所定の状態
に達したと判断されるまでの間、前記反応器に供給され
るガスの一部が、前記バイパス流路を介して前記下流側
の反応部に供給されるように、ガスの流路を切り替える
流路切り替え部とを備える燃料改質装置。
4. A fuel reformer for reforming a hydrocarbon-based fuel to produce a hydrogen-rich gas, comprising a plurality of reaction parts connected in series so that the gas sequentially passes from the upstream side, A reactor containing a catalyst that promotes a reaction involving the generation of the hydrogen-rich gas that is accompanied by heat generation, and a part of the gas supplied to the reactor, A bypass flow path leading to a downstream reaction section other than the most upstream reaction section without passing through the most upstream reaction section, and a warming in the downstream reaction section. A warm-up state determination unit that determines a machine state, and until the warm-up state determination unit determines that the warm-up state has reached a predetermined state, part of the gas supplied to the reactor is , The reaction on the downstream side through the bypass channel As it supplied to the fuel reformer and a passage switching unit for switching the flow path of the gas.
【請求項5】 請求項4記載の燃料電池改質装置におい
て、 前記反応器は、改質反応を促進する改質触媒を備える改
質部である燃料改質装置。
5. The fuel cell reforming apparatus according to claim 4, wherein the reactor is a reforming section including a reforming catalyst that promotes a reforming reaction.
【請求項6】 請求項4記載の燃料改質装置において、 前記反応器は、水素リッチガスにおいて、水素に優先し
て一酸化炭素を酸化する一酸化炭素選択酸化反応を促進
する触媒を備える一酸化炭素選択酸化部である燃料改質
装置。
6. The fuel reformer according to claim 4, wherein the reactor includes a catalyst that promotes a carbon monoxide selective oxidation reaction that oxidizes carbon monoxide in preference to hydrogen in a hydrogen-rich gas. A fuel reformer that is a carbon selective oxidation unit.
【請求項7】 燃料ガスの供給を受けて電気化学反応に
より起電力を得る燃料電池システムであって、 請求項1ないし6いずれか記載の燃料改質装置を備え、 該燃料改質装置が生成する水素リッチガスを、前記燃料
ガスとして用いる燃料電池システム。
7. A fuel cell system, which receives a supply of a fuel gas to obtain an electromotive force by an electrochemical reaction, comprising the fuel reforming device according to claim 1, wherein the fuel reforming device is generated. A fuel cell system using a hydrogen-rich gas as the fuel gas.
【請求項8】 炭化水素系燃料を改質して水素リッチガ
スを生成する燃料改質装置の暖機方法であって、(a)
前記水素リッチガスの生成に関わる反応を促進する触媒
を備えると共に、第1のガス流入口と、第1のガス流出
口と、前記第1のガス流入口と第1のガス流出口との間
に設けられたバイパスガス流出口と、を有する第1の反
応部を準備する工程と、(b)前記水素リッチガスの生
成に関わる反応を促進する触媒を備えると共に、前記第
1の反応部を経由したガスが供給される第2のガス流入
口と、第2のガス流出口と、を有する第2の反応部を準
備する工程と、(c)前記バイパスガス流出口と前記第
2のガス流入口とを接続するバイパス流路を準備する工
程と、(d)前記第2の反応部において、該第2の反応
部の暖機状態を判断する工程と、(e)前記(d)工程
において、前記暖機状態が所定の状態に達したと判断さ
れるまでの間、前記バイパス流路を介して、前記第1の
反応部に導入されたガスの少なくとも一部を前記第2の
反応部に供給する工程とを備える燃料改質装置の暖機方
法。
8. A method for warming up a fuel reforming apparatus for reforming a hydrocarbon-based fuel to generate a hydrogen-rich gas, comprising: (a)
A catalyst that accelerates the reaction relating to the generation of the hydrogen-rich gas is provided, and a first gas inlet, a first gas outlet, and the first gas inlet and the first gas outlet are provided. A step of preparing a first reaction part having a bypass gas outlet provided, and (b) a catalyst for accelerating a reaction relating to the production of the hydrogen-rich gas, and the step of passing through the first reaction part. Preparing a second reaction part having a second gas inlet to which gas is supplied and a second gas outlet, (c) the bypass gas outlet and the second gas inlet A step of preparing a bypass flow path for connecting to each other; (d) a step of determining a warm-up state of the second reaction section in the second reaction section; and (e) a step of (d) Until it is determined that the warm-up state has reached a predetermined state, Through the bypass passage, the warm-up method of a fuel reforming apparatus and a feeding at least a portion of the gas introduced into the first reaction portion in the second reaction portion.
【請求項9】 炭化水素系燃料を改質して水素リッチガ
スを生成する燃料改質装置の暖機方法であって、(a)
上流側から順次ガスが通過するように直列に接続される
複数の反応部を備え、各々の前記反応部内に、前記水素
リッチガスの生成に関わる反応であって発熱を伴う反応
を促進する触媒を収容する反応器を準備する工程と、
(b)前記反応器に供給されるガスの一部を、前記複数
の反応部のうちの最も上流に配設された反応部を通過さ
せることなく、該最も上流に配設された反応部以外の下
流側の反応部に導くバイパス流路を準備する工程と、
(c)前記下流側の反応部における暖機状態を判断する
工程と、(d)前記(c)工程において、前記暖機状態
が所定の状態に達したと判断されるまでの間、前記反応
器に供給されるガスの一部を、前記バイパス流路を介し
て前記下流側の反応部に供給する工程とを備える燃料改
質装置の暖機方法。
9. A method for warming up a fuel reformer for reforming a hydrocarbon-based fuel to produce a hydrogen-rich gas, comprising: (a)
A plurality of reaction parts connected in series so that the gas sequentially passes from the upstream side is provided, and a catalyst that promotes a reaction that is associated with the production of the hydrogen-rich gas and is accompanied by heat generation is accommodated in each of the reaction parts. Preparing a reactor for
(B) Except for the reaction section arranged at the most upstream side, without passing a part of the gas supplied to the reactor through the reaction section arranged at the most upstream side of the plurality of reaction sections. A step of preparing a bypass flow path leading to the reaction section on the downstream side of
(C) the step of determining the warm-up state in the reaction section on the downstream side, and (d) the step of (c), the reaction until the warm-up state reaches a predetermined state. And a step of supplying a part of the gas supplied to the reactor to the downstream reaction section via the bypass flow path.
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